通信原理:第6章 数字基带传输_图文

通信原理 1 通信原理 第6章 数字基带传输 2 第6章 数字信号基带传输 ? 概述 ? 数字基带信号 - 未经调制的数字信号,它所占据的频 谱是从零频或很低频率开始的。 ? 数字基带传输系统 -不经载波调制而直接传输数字基 带信号的系统,常用于传输距离不太远的情况下。 ? 数字带通传输系统 -包括调制和解调过程的传输系统 ? 研究数字基带传输系统的原因: ? 与模拟信号不同,数字信号没有原始波形 ? 基带传输中包含带通传输的许多基本问题 ? 任何一个采用线性调制的带通传输系统,可以等效为一 个基带传输系统来研究。 3 第6章 数字信号基带传输 目 录 ? 6.1 数字信号及其频谱特性 ? 6.2 基带传输常用码型 ? 6.3 数字基带传输模型 ? 6.4 无码间干扰的基带传输特性 ? 6.5 数字基带传输的抗噪声性能 ? 6.6 眼图 ? 6.7 部分响应 ? 6.8 时域均衡 4 6.1 数字基带信号及其频谱特性 ?6.1 数字基带信号及其频谱特性 ?6.1.1 数字基带信号 ?几种基本的基带信号波形 ?常用简单的矩形脉冲来描述数字信号。依照下面特征的不同,它还 要分为几种:a.极性:单、双; b.占空比:不归零(NRZ)、归零(RZ) 1 01 1 0 0 1 +E 1 +E 01 1 0 0 1 0 (a) 1 01 1 0 0 1 +E 0 (c) -E (b) 1 01 1 0 01 +E 0 -E (d) ?单极性(NRZ)波形 有直流,无定时 ?单极性归零(RZ)波形 有直流,有定时 ?双极性(NRZ)波形 无直流,无定时 ?双极性归零(RZ)波形 无直流,无定时(可变换) 5 6.1 数字基带信号及其频谱特性 ?差分波形:用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码 ,图 中,以电平跳变表示“1”,以电平不变表示“0”。它也称相对码波 形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。相当于差 分编码再生成普通码波形。差分编码逻辑关系为 bn ? an ? bn;?1 差 分译码 an ? bn ? bn?1 。(参见p.94) ?多电平波形:可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平波形 2B1Q。 an 1 0 1 1 0 01 +E 0 bn (0) 1 1 0 1 1 10 (e) 10 11 01 00 01 11 00 (f) 6 6.1 数字基带信号及其频谱特性 ?数字基带信号的表示式: 一般表达式:表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形的。 ? s(t) ? ? g(an ,t ? nT ) n??? 其中, g(an ,t) ? gi (t) 当an=i; i ? 0,1, , M ?1 式中,an - 第n个码元或所对应的电平值;T- 码元持续时间; gi(t) -码元i对应的脉冲波形;M-码元进制 同波形表达式:若表示各码元的波形相同而电平取值不同,则数字 ? 基带信号可表示为 ? s(t) ? an g(t ? nT ) n??? an的取值为实际电平值,例如对于二进制可为0、1,或+1、-1。 ? 单符号延拓: s(t) ? ? sn (t) n??? sn (t ) ? ? ? ? g0 (t ? nTS ) , g(1 t ? nTS), 以概率 以概率 (1 P 出现 ? P)出现 为了完整描述数字信号,还给出各符号出现的概率P(i)。 7 6.1 数字基带信号及其频谱特性 ? 6.1.2 基带信号的频谱特性 ? 本小节讨论的问题 ? 由于数字基带信号是一个随机脉冲序列,没有确定的 频谱函数,所以只能用功率谱来描述它的频谱特性。 ? 这里将从随机过程功率谱的原始定义出发,求出数字 随机序列的功率谱公式。 ? 数字信号功率谱(一) ? 随机脉冲序列的表示式 ? 设一个二进制的随机脉冲序列如下图所示: 8 6.1 数字基带信号及其频谱特性 图中 Ts - 码元宽度 g0(t)和g1(t) - 分别表示消息码“0”和“1”,为任意波形。 ?设序列中任一码元时间Ts内g0(t)和g1(t)出现的概率分别为P和(1?P) , 且认为它们的出现是统计独立的,则该序列可表示为 ? s(t) ? ? sn (t) n??? 式中 sn (t ) ? ? ? ? g0 (t ? nTS ) , g(1 t ? nTS), 以概率 以概率 (1 P 出现 ? P)出现 9 6.1 数字基带信号及其频谱特性 ? 为了使频谱分析的物理概念清楚,推导过程简化,我们可以 把s(t)分解成稳态(周期)波v(t)和交变(随机)波u(t) 。所谓周期 波,即随机序列s(t)的统计平均分量,它取决于每个码元内出 现g0(t)和g1(t) 的概率加权平均,因此可表示成 ? ? ? ? v(t) ? [Pg0 (t ? nTs ) ? (1? P)g1(t ? nTs )] ? vn (t) n??? n??? 由于v(t)在每个码元内的统计平均波形相同,故v(t)是以Ts为 周期的周期信号。 10 6.1 数字基带信号及其频谱特性 随机波u(t)是s(t)与v(t)之差,即 u(t) ? s(t) ? v(t) 于是 ? u(t) ? ? un (t) n??? 式中, ? g0 (t ? nTs ) ? Pg0 (t ? nTs ) ? (1? P)g1(t ? nTs ) ? un (t ) ? ? ? ? ? (1? P)[g0 (t ? nTs ) ? g1(t ? nTs )], 以概率P g1(t ? nTs ) ? Pg0 (t ? nTs ) ? (1? P)g1(t ? nTs ) ??? ?P[g0 (t ?

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