通信原理5学习.pptx

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1、概述 数字通信系统方框图第1页/共76页数字基带传输系统方框图数字基带传输系统方框图第2页/共76页数字基带传输系统方框图数字基带传输系统方框图本章内容：码型变换、基带信号频谱、无码间串扰传输、位同步、抗噪性能、时域均衡、最佳接收等。第3页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第4页/共76页数字基带信号码型码型设计原则 对于传输频带低端受限的信道，码型的频谱中应不含有直流分量且低频分量应

2、尽量小；码型变换过程对任何信源都具有透明性，即与信源的统计特性无关；有利于提取位同步信号；具有一定的检错能力；误码增值（扩散）小；译码设备尽量简单等。第5页/共76页数字基带信号码型-续二元码常见的二元码 第6页/共76页数字基带信号码型-续二元码/码第7页/共76页数字基带信号码型-续三元码第8页/共76页数字基带信号码型-续HDB3码的编码步骤1.取代变换取代变换：将信码中4个连“0”码用取代节“000V”或“B00V”代替，当两个相邻的V码中间有奇数个“1”码时用“000V”代替4个连“0”码，有偶数个“1”码时用“B00V”代替4个连“0”码。信息代码中的其它码保持不变。2.加符号：加

3、符号：对1中得到的“1”码、破坏码“V”及平衡码“B”加符号。原则是：“V”码的符号与前面第一个非码的符号与前面第一个非“0”码的码的符号相同符号相同，“1”码及码及“B”码的符号与前面第一个非码的符号与前面第一个非“0”码的符号相反。码的符号相反。加符号后即得到HDB3码。3.画波形画波形：HDB3码中的“1”码、“B”码及“V”码对应于正脉冲，“-1”码、“-B”码及“-V”码对应于负脉冲，“0”码对应0电平，脉冲占空比为0.5。第9页/共76页数字基带信号码型-续三元码例 已知二元信息序列为0100110000100001100000000010，求HDB3码，并画出其波形图。解:取代变

4、换后原二进制序列变为 010011000V1000V11B00VB00V010 第10页/共76页多进制码-1二进制代码 01 10 00 113-31数字基带信号码型-续四进制代码 -1 3 -3 1M进制码的码元宽度为二进制码元宽度的 倍。元数指符合数，不一定等于进制数，HDB3码元宽度与二进制码元量是相同的。第11页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第12页/共76页数字基带信号

5、的频谱相同波形随机信号式中g(t)为基本波形，an为信号在第n个码元内的幅度。若s(t)为M进制信号，则概率为P1概率为P2概率为PM、且P1+P2+PM=1第13页/共76页数字基带信号的频谱-续无记忆二进制数字基带信号的功率谱密度 无记忆相同波形二进制随机信号的双边功率谱密度为第一项为连续谱，一定存在；第二项为离散谱，离散谱的频率等于码速率的整数倍；频率为mfs的离散谱存在的充分必要条件为RZ码一定有离散谱，“1”码的概率越大，则离散谱的功率越大。第14页/共76页数字基带信号的频谱-续例 设二进制随机序列中的“1”码与“0”码不相关，“1”码出现的概率为0.5，对应一个振幅等于1、宽度等

6、于码元间隔Ts的矩形脉冲，“0”码对应0电平。(1)求其功率谱密度函数，画出功率谱密度曲线，求谱零点带宽（第一个频谱零点对应的频率）；(2)若“1”码对应一个占空比等于0.5的矩形脉冲，“0”码仍为0电平，重新回答(1)中的问题；(3)能否从上述两个信号中用滤波法直接提取频率fs=1/Ts的分量?第15页/共76页数字基带信号的频谱-续D(t)Sa解 (1)Ps(f)=0.25TsSa2(f/fs)+0.25(f)谱零点带宽为Bs=fs 第16页/共76页数字基带信号的频谱-续(2)第17页/共76页数字基带信号的频谱-续(3)在第1个信号中无频率等于fs的离散谱，在第2个信号中有频率等于fs

7、的离散谱，故可以从第2个信号中用滤波法提取频率 的分量。第18页/共76页数字基带信号的频谱-续无记忆多进制数字基带信号的功率谱密度 当脉冲占空比为a(a1)时，无记忆M(M2)进制相同波形基带随机信号的谱零点带宽为-1二进制信码 01 10 00 113-31第19页/共76页数字基带信号的频谱-续有记忆相同波形随机序列的功率谱密度 码元有一定相关性的相同波形随机序列包括AMI码、HDB3码以及数字双相码、密勒码、传号反转码等。第20页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.

8、8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第21页/共76页无码间串扰数字基带传输系统第22页/共76页无码间串扰数字基带传输系统第23页/共76页无码间串扰数字基带传输系统-续无码间串扰的时域条件 第24页/共76页无码间串扰数字基带传输系统-续无码间串扰的频域条件 第25页/共76页无码间串扰数字基带传输系统-续无码间串扰的频域条件 1.讨论：第26页/共76页无码间串扰数字基带传输系统-续无码间串扰的频域条件 3.无码间串扰的频域条件表示为另一种形式 含义是，将基带系统的频特性H(f)在频率轴上以 为间隔切开，然后分段沿频率轴移到 区间内，将

9、它们叠加起来，其结果应当在 区间内为常数，在其它区间内为0。第27页/共76页无码间串扰数字基带传输系统-续余弦滚降数字基带传输系统 此系统无码间串扰的最大码速率为2W，故一般选0.2 1。W：互补对称频率第28页/共76页无码间串扰数字基带传输系统-续例 某基带系统的频率特性是截止频率为1 MHz、幅度为1的理想低通滤波器：(1)试根据系统无码间串扰的时域条件求此基带系统无码间串扰的码速率。(2)设此系统传输信息速率为3 Mbps，能否能实现无码间串扰?无码间串扰的最大码速率为2MBd。解 (1)h(t)=2106Sa(2106t)第29页/共76页无码间串扰数字基带传输系统-续第30页/共

10、76页无码间串扰数字基带传输系统-续例 设基带传输系统的频率特性如图所示，若要求以2/T Bd的速率进行数据传输，试验证图中各H()是否满足无码间串扰的条件?第31页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第32页/共76页部分响应系统 部分响应系统可以使频带利用率达到 ，而且频率特性易于实现、时域响应衰减速率快、位同步抖动对误码率影响小。当然，这些优点是以牺牲可靠性为代价的。本节介绍常用的

11、第I类及第IV类部分响应系统。第33页/共76页部分响应系统-续第I类部分响应系统 第34页/共76页部分响应系统-续第I类部分响应系统 第35页/共76页部分响应系统-续第IV类部分响应系统 第36页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第37页/共76页眼图第38页/共76页眼图-续第39页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰

12、数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第40页/共76页时域均衡时域均衡原理 第41页/共76页时域均衡-续时域均衡原理 的冲激冲应为 第42页/共76页时域均衡-续时域均衡原理有限长横向滤波器 第43页/共76页时域均衡-续时域均衡算法及实现1.预置式自动均衡器采用最小峰值畸变准则。D1,第44页/共76页时域均衡-续时域均衡算法及实现第45页/共76页时域均衡-续时域均衡算法及实现2.自适应的均衡器 采用最小均方误差畸变准则第46页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信

13、号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第47页/共76页基带传输系统的抗噪性能二进制数字基带系统的误码率 本节分析无码间串扰、位定时信号无相位抖动时基带系统抗加性高斯白噪声的能力。r(t)=rs(t)+nR(t)第48页/共76页基带传输系统的抗噪性能-续二进制数字基带系统的误码率发“1”码时 发“0”码时第49页/共76页基带传输系统的抗噪性能-续二进制数字基带系统的误码率第50页/共76页基带传输系统的抗噪性能-续二进制数字基带系统

14、的误码率第51页/共76页基带传输系统的抗噪性能-续双极性M进制数字基带系统的误码率第52页/共76页基带传输系统的抗噪性能-续双极性2M-1电平部分响应系统的误码率 M进制双极性第I类及第IV类部分响应系统的抽样判决器输出有2M-1个双极性电平，误码率为 双极性M进制数字基带系统的误码率第53页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第54页/共76页数字基带信号的最佳接收匹配滤波器原理第

15、55页/共76页数字基带信号的最佳接收-续匹配滤波器原理第56页/共76页数字基带信号的最佳接收-续匹配滤波器原理SO()=S()*H()=KS()2第57页/共76页数字基带信号的最佳接收-续相关器原理第58页/共76页数字基带信号的最佳接收-续相关器原理 例：工程中使用相关器时，应在时间T将积分值清除掉，避免影响下一个码元的工作状态。第59页/共76页数字基带信号的最佳接收-续最佳数字基带接收机接收机输入信号为第60页/共76页数字基带信号的最佳接收-续最佳数字基带接收机双极性二进制最佳接收机的误码率第61页/共76页数字基带信号的最佳接收-续最佳基带系统 误码率最小且无码间串扰的数字通信

16、系统为最佳系统，此处只研究理想信道下的最佳数字基带系统。第62页/共76页数字基带信号的最佳接收-续最佳基带系统 系统无码间串扰的条件为上述二式得第63页/共76页数字基带信号的最佳接收-续最佳数字基带接收机与普通数字基带接收机的抗噪性能比较第64页/共76页本章内容提要5.1概述5.2数字基带信号码型 5.3数字基带信号的频谱5.4无码间串扰数字基带传输系统5.5部分响应系统5.6眼图5.7时域均衡5.8基带传输系统的抗噪性能5.9数字基带信号的最佳接收5.10数字基带传输系统的位同步原理第65页/共76页数字基带系统中的位同步原理接收滤波器输出信号的频谱第66页/共76页数字基带系统中的位

17、同步原理-续滤波法第67页/共76页数字基带系统中的位同步原理-续锁相法1.超前滞后型数字锁相环位同步器 第68页/共76页数字基带系统中的位同步原理-续锁相法第69页/共76页数字基带系统中的位同步原理-续锁相法2.触发型数字锁相环位同步器第70页/共76页数字基带系统中的位同步原理-续位同步系统性能指标 位同步系统的性能指标与载波同步系统类似，包括同步误差，同步建立时间与同步保持时间等。我们重点讨论数字锁相环位同步系统的性能指标。1.同步建立时间ts 超前滞后型数字环 触发器数字环 ts=2mTs 第71页/共76页数字基带系统中的位同步原理-续位同步系统性能指标 2.同步保持时间tc 3.同步误差 第72页/共76页数字基带系统中的位同步原理-续位同步系统性能指标 4.同步带宽 超前滞后型数字环 触发器型数字环 同步带宽应大于 ，环路才能锁定。第73页/共76页数字基带系统中的位同步原理-续位同步误差对误码率的影响第74页/共76页作业5154565758511(较难，选做)513514（较难，参考P133 例5.8）515（参考P141 例5.9）第75页/共76页感谢您的观看！第76页/共76页