通信电路与系统 第九章

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1、第九章第九章第九章第九章 数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统第九章第九章第九章第九章 数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统北京理工大学北京理工大学本章主要内容本章主要内容本章主要内容本章主要内容9-1 数字基带传输系统及其组成9-1 数字基带传输系统及其组成9 9- -2 2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型9 9 2 2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型9-3 数字基带信号的功率谱分析9-3 数字基带信号的功率谱分析9-5 无码间干扰传输条件9-5 无码间干扰传输条件系性系性9-6 无码间干扰基带9-6 无码间干扰基带系系统抗

2、噪声统抗噪声性性能能9 9- -7 7 眼图眼图9 9 7 7 眼图眼图北京理工大学北京理工大学29-1 数字基带传输系统数字基带传输系统9 1 数字基带传输系统数字基带传输系统? 数字传输方式数字传输方式? 数字基带传输 ：数字基带传输 ： (第九章第九章)数字基带信号只经过波形变换或形成数字基带信号只经过波形变换或形成, 不经过不经过 调制调制、解调解调，而在基带直接传输而在基带直接传输；它靠基带它靠基带(第九章第九章)调制调制、解调解调，而在基带直接传输而在基带直接传输；它靠基带它靠基带 信号的波形信号的波形 (电平数电平数) 和 码型和 码型 (AMI、HDB3) 来表征被传输的数字信

3、息来表征被传输的数字信息. 信号频谱处于基带信号频谱处于基带, 信号带宽信号带宽 大于带内中频率大于带内中频率? 数字频带传输数字频带传输用数字基带信号调制载波的某个参量用数字基带信号调制载波的某个参量(ASK/信号带宽信号带宽B大于带内中大于带内中心心频率频率fo? 数字频带传输数字频带传输 ： (第十章第十章)用数字基带信号调制载波的某个参量用数字基带信号调制载波的某个参量(ASK/ FSK/PSK)进行传输，并在接收端进行相应进行传输，并在接收端进行相应 的解调的解调；它借助调制它借助调制、解调器解调器，靠载波参量靠载波参量的解调的解调；它借助调制它借助调制、解调器解调器，靠载波参量靠载

4、波参量 来表征被传输的数字信息来表征被传输的数字信息. 信号带宽信号带宽B远小于 中心频率远小于 中心频率fo北京理工大学北京理工大学39-1 数字基带传输系统数字基带传输系统9 1 数字基带传输系统数字基带传输系统? 数字基带传输系统数字基带传输系统波 形 形成器波 形 形成器有线 信道有线 信道接 收 滤波器接 收 滤波器抽样 判决抽样 判决数字 基带信号判决门限数字 基带信号发 射 滤波器发 射 滤波器位同步 提 取位同步 提 取干扰噪声 n(t)抽样时钟 T判决门限 VT? 波形形成器：把数字波形形成器：把数字0 / 1二进制脉冲序列变换成适合信道传输的各种 基带波形或码型二进制脉冲序

5、列变换成适合信道传输的各种 基带波形或码型TsQ: 为什么需要波形形成器？为什么需要波形形成器？ A：因为数字基带信号常为二进制脉冲序列，属于单极性码，含有：因为数字基带信号常为二进制脉冲序列，属于单极性码，含有 直流和低频成分直流和低频成分而有线信道的低频特性较差而有线信道的低频特性较差很难传输零频率附很难传输零频率附直流和低频成分直流和低频成分，而有线信道的低频特性较差而有线信道的低频特性较差，很难传输零频率附很难传输零频率附 近的信号分量，即单极性码不适合信道直接传输，需要转换成适合近的信号分量，即单极性码不适合信道直接传输，需要转换成适合 传输传输的双极性码或三元码的双极性码或三元码北

6、京理工大学北京理工大学4传输传输9-1 数字基带传输系统数字基带传输系统9 1 数字基带传输系统数字基带传输系统? 数字基带传输系统数字基带传输系统波 形 形成器波 形 形成器有线 信道有线 信道接 收 滤波器接 收 滤波器抽样 判决抽样 判决数字 基带信号判决门限数字 基带信号发 射 滤波器发 射 滤波器位同步 提 取位同步 提 取干扰噪声 n(t)抽样时钟 T判决门限 VTTs? 发射滤波器：波形形成器输出的码型和波形是以矩形脉冲为基础的，发射滤波器：波形形成器输出的码型和波形是以矩形脉冲为基础的， 含有高频成分含有高频成分占有很宽的频带占有很宽的频带为了适合有限带宽的信道传输为了适合有限

7、带宽的信道传输用发用发含有高频成分含有高频成分，占有很宽的频带占有很宽的频带；为了适合有限带宽的信道传输为了适合有限带宽的信道传输，用发用发 射滤波器滤除高频分量，使之变成平滑的波形射滤波器滤除高频分量，使之变成平滑的波形? 接收滤波器：在接收端滤除信号在信道传输过程中混入的信道噪声和 干扰接收滤波器：在接收端滤除信号在信道传输过程中混入的信道噪声和 干扰北京理工大学北京理工大学59-1 数字基带传输系统数字基带传输系统9 1 数字基带传输系统数字基带传输系统? 数字基带传输系统数字基带传输系统波 形 形成器波 形 形成器有线 信道有线 信道接 收 滤波器接 收 滤波器抽样 判决抽样 判决数字

8、 基带信号判决门限数字 基带信号发 射 滤波器发 射 滤波器位同步 提 取位同步 提 取干扰噪声 n(t)抽样时钟 T判决门限 VTTs? 抽样判决器：在抽样时钟的控制下，对接收滤波器输出信号进行抽样抽样判决器：在抽样时钟的控制下，对接收滤波器输出信号进行抽样 并判决并判决确定接收到的信号是确定接收到的信号是”1”还是还是”0” 再生基带信号再生基带信号? 位同步提取：从接收滤波器的输出中提取定时信息，得到抽样时钟和位同步提取：从接收滤波器的输出中提取定时信息，得到抽样时钟和 位同步时钟位同步时钟从而保证收发两端码元的同步从而保证收发两端码元的同步其功能是告诉抽样判决器其功能是告诉抽样判决器并

9、判决并判决，确定接收到的信号是确定接收到的信号是”1”还是还是”0”, 再生基带信号再生基带信号位同步时钟位同步时钟，从而保证收发两端码元的同步从而保证收发两端码元的同步；其功能是告诉抽样判决器其功能是告诉抽样判决器 啥时开始抽样并判决，并使判决结果啥时开始抽样并判决，并使判决结果(得到的码元得到的码元)维持多长时间维持多长时间 (位周 期位周 期)，然后开始下一轮抽样和判决，然后开始下一轮抽样和判决北京理工大学北京理工大学6)9-1 数字基带传输系统数字基带传输系统9 1 数字基带传输系统数字基带传输系统? 数字基带传输系统数字基带传输系统波 形 形成器波 形 形成器有线 信道有线 信道接

10、收 滤波器接 收 滤波器抽样 判决抽样 判决数字 基带信号判决门限数字 基带信号发 射 滤波器发 射 滤波器位同步 提 取位同步 提 取干扰噪声 n(t)抽样时钟 T判决门限 VTTs抽样判决的必要性抽样判决的必要性: 使用使用”抽样抽样+判决判决”, 而不是仅用比较器将解调出的基带信号直接与门而不是仅用比较器将解调出的基带信号直接与门 限电压进行比较得到基带码序列限电压进行比较得到基带码序列 在判决前进行抽样在判决前进行抽样 并且仅对抽样值进并且仅对抽样值进限电压进行比较得到基带码序列限电压进行比较得到基带码序列. 在判决前进行抽样在判决前进行抽样,并且仅对抽样值进并且仅对抽样值进 行判决可

11、减少噪声对正确判决的影响行判决可减少噪声对正确判决的影响北京理工大学北京理工大学79-1 数字基带传输系统数字基带传输系统9 1 数字基带传输系统数字基带传输系统? 数字基带传输系统数字基带传输系统接收端得到的波形接收端得到的波形接收滤波器输出接收滤波器输出位同步提取输出 抽样时钟位同步提取输出 抽样时钟抽样判决器抽样抽样判决器抽样VT抽样判决器判决抽样判决器判决北京理工大学北京理工大学89-2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型9 2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型? 9-2-1 码型设计的原则码型设计的原则 基带传输信道低频频率特性不理想基带传输信道低频频率特性不理想因而基带码的频

12、谱中低因而基带码的频谱中低? 基带传输信道低频频率特性不理想基带传输信道低频频率特性不理想，因而基带码的频谱中低因而基带码的频谱中低 频分量应尽量少频分量应尽量少 ? 基带码型应有利于接收端的位时钟同步基带码型应有利于接收端的位时钟同步提取提取? 基带码型应有利于接收端的位时钟同步基带码型应有利于接收端的位时钟同步提取提取 ? 基带码具有一定的内在检错能力基带码具有一定的内在检错能力 ? 具有较高的传输效率具有较高的传输效率 ，即即基基带带码码的频谱中高频分的频谱中高频分量量尽尽可可能小能小具有较高的传输效率具有较高的传输效率即带的频谱中高频分尽能小即带的频谱中高频分尽能小 ? 9-2-2 二

13、元码二元码 A. 单极性不归零码单极性不归零码 (NRZ): 用高电平用高电平(+A)和低电平和低电平(0) 分别表示分别表示 进制信息进制信息和和二二进制信息进制信息”1”和和”0” B. 双极性不归零码双极性不归零码 : 用正电平用正电平(+A)和负电平和负电平( A) 分别表示二进分别表示二进 制信息制信息”1”和和”0”制信息制信息”1”和和”0” C. 单极性归零码单极性归零码 (RZ): 在一个码元周期内，对应在一个码元周期内，对应”1”的高电平的高电平 (+A) 维持时间小于码元周期维持时间小于码元周期，其余时间均为零电平其余时间均为零电平北京理工大学北京理工大学9(+A) 维持

14、时间小于码元周期维持时间小于码元周期，其余时间均为零电平其余时间均为零电平9-2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型9 2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型? 9-2-2 二元码二元码Ts北京理工大学北京理工大学109-2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型9 2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型? 9-2-2 二元码二元码 D 差分码差分码用编码电平的用编码电平的”跳变与否跳变与否 (是否发生是否发生+A和和0之间的翻之间的翻属于属于”1B1B码码”(一位码用一位码表示一位码用一位码表示) D. 差分码差分码: 用编码电平的用编码电平的”跳变与否跳变与否 (是否发生是否发生+A和

15、和0之间的翻之间的翻 转转)”来代表基带信息来代表基带信息”1”和和”0” ?传号差分码传号差分码：在基带信息在基带信息”1”到来时刻到来时刻，编码电平转换编码电平转换 (+A 0)?传号差分码传号差分码：在基带信息在基带信息 1 到来时刻到来时刻，编码电平转换编码电平转换 (+A 0) ?空号差分码：在基带信息空号差分码：在基带信息”0”到来时刻，编码电平转换到来时刻，编码电平转换 (+A 0) na设: 基带二进制序列为设: 基带二进制序列为 n nd差分码序列为则, 传号差分码的编码规则为差分码序列为则, 传号差分码的编码规则为1=nnndaddd传号差分码的译码规则为传号差分码的译码规

16、则为空号差分码的编码规则为空号差分码的编码规则为1=dad1=nnndda北京理工大学北京理工大学111nnndad9-2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型9 2 数字基带信号的码型数字基带信号的码型? 9-2-2 二元码二元码 ? NRZ 双极性不归零码双极性不归零码 RZ 和和 差分码差分码? NRZ, 双极性不归零码双极性不归零码, RZ 和和 差分码差分码 ? 功率谱中有丰富的直流分量和低频分量功率谱中有丰富的直流分量和低频分量, 不适合数字基带传输不适合数字基带传输 E. 双相码双相码 (曼彻斯特码曼彻斯特码): 在每个码元周期内的半码元时刻在每个码元周期内的半码元时刻，编码电编码电E. 双相码双相码 (曼彻斯特码曼彻斯特码): 在每个码元周期内的半码元时刻在每个码元周期内的半码元时刻，编码电编码电 平都有一次平都有一次”跳变跳变”, 即用即用”10”代表原来的代表原来的”1”或或”0”, 用用”01”代 表原来的代 表原来的”0”或或”1”;