部分响应系统的分析与应用 4月15日部分响应系统的分析与应用摘要 在通信系统中，由于存在信道特性和噪声等因素，会使信号在传播过程中浮现码间串扰由奈奎斯特第一准则可知抱负低通特性或等效抱负低通特性都可以消除码间串扰抱负低通传播特性虽然可达到基带系统理论极限值2B/HZ，但在事实上是不能实现的，且其响应波形sinx/x尾部收敛慢等效抱负低通特性对频带的运用率下降，不适合高速传播根据奈奎斯特第二准则设计出的部分响应系统，可以改善频谱特性，并使频带运用率升高到理论上的最大值本文重要讨论第Ⅰ类和第Ⅳ类部分响应系统，用MATLAB对其波形和频谱特性进行仿真，并运用实例通过与老式设计措施比较，突出部分响应系统的优越性核心词 奈奎斯特第一准则；奈奎斯特第二准则；部分响应系统；频带运用率The analysis and application of partial response systemAbstract In a communication system, because of channel characteristics and noise, the signal will be interfered by InterSymbol Interference during transmission.By the first Nyquist criterion,we know that ideal low-pass characteristic or equivalent ideal low-pass characteristic can eliminate InterSymbol Interference.The ideal low-pass characteristic can achieve a theoretical maximum value 2 b/HZ,but it can't be implemented in fact and its response waveform sinx/x converges slowly. The equivalent ideal low-pass characteristic would decline the bandwidth efficiency,and it is not suitable for high-speed transmission.According to the second Nyquist criterion,we can design the partial response system, which can improve the spectrum characteristic, and the bandwidth efficiency increases to a maximum of theory.In this paper, we discuss the Ⅰ class and the Ⅳ class partial response system, using matlab to simulate the waveform and spectrum characteristics, and use the instance highlight the advantages of partial response system by comparing with the traditional design method..Keywords first Nyquist criterion；second Nyquist criterion；partial response system；bandwidth efficiency目 录1数字基带信号传播与码间串扰 51.1数字基带信号 51.2基带传播的码型 51.3数字基带信号传播系统的构成 61.4码间串扰 62无码间串扰的基带传播特性 72.1无码间串扰的时域条件 72.2无码间串扰的频域条件 73部分响应系统 83.1五类常用的部分响应系统 83.2两种应用最广泛的部分响应系统 104 部分响应系统的应用实例 144.1 第Ⅰ类部分响应系统应用于二进制振幅键控 144.2 第Ⅳ类部分响应在单边带系统中的应用 21结 论 22参照文献 23致 谢 24引 言在通信行业高速发展的21世纪，数字通信在现代生活中的应用已经越来越广泛，因此基带传播作为数字通信的一种传播方式具有十分重要的意义。
然而数字基带信号在实际的基带传播中往往会受到某些干扰，例如噪声和码间串扰[1]码间串扰是在数字基带信号传播过程中一种非常常用的现象，要使接受端可以精确的恢复信息，在传播过程中必须要可以有效的除去码元之间的互相干扰只有传播总特性与奈奎斯特第一准则相符合，才干使基带信号在信道中进行传播时不会存在码元之间的互相串扰但只是使传播系统满足奈奎斯特第一准则，又会面临无法物理实现或频带运用率低等问题因此，为了使无码间串扰的传播系统具有良好的频带运用率，我们需要根据奈奎斯特第二准则完毕对部分响应系统的设计部分响应系统中最常用的是第Ⅰ类和第Ⅳ类，根据这两类部分响应的特点对某些老式的通信系统进行改善，通过对具体的实例进行分析并与老式的通信系统相比较，更加清晰的突出部分响应系统的优势1数字基带信号传播与码间串扰1.1数字基带信号 在没有通过调制的数字信号中，如果该信号所占的频谱是从零频及其附近开始的，那么我们一般将这种信号称作数字基带信号在实际的数字传播系统里，由于信道特性和系统指标规定不同，因此要选择不同的数字脉冲波形从理论上来讲，基带信号波形可是选用任意形状的脉冲，但是考虑到矩形脉冲要容易产生和解决，因此实际系统中矩形脉冲是最为常用的一种数字波形。
1.2基带传播的码型一般状况下，我们所指的基带信号就是用电表达措施来表达消息代码然而在考虑现状时可知，并非任何一种代码的电波形都可以在信道中进行传播例如如果电波形中具有丰富的直流和低频成分的话，这种电波形就有也许导致信号的畸变，因此这种波形就不适宜在信道中传播同步，浮现长时间连"0”的码型不利定期信息的提取，也不适合在信道中传播 传播码型正常状况下应遵循下列准则：（1）便于提取定期分量；（2）传播码型没有直流分量并且具有的低频分量要尽量的少[2]；（3）能顺应信息源的变化---不会被信息源的记录特特性所影响；（4）传播效率要高；（5）具有内在的检错能力1.3数字基带信号传播系统的构成 如下图所示是一种最为常用和最为简朴的数字基带传播系统:发送滤波器信道接受滤波器抽样判决器同步提取数字基带信号噪声图1 数字基带传播系统在上图所示的数字基带信号最基本的传播系统中各个部分的作用和功能如下：发送滤波器：对输入的信号进行码型和波形变换，使之变为合适在信道中传播的信号 信道：容许基带信号通过的媒质接受滤波器：重要功能是接受信号并过滤掉带外噪声和其他干扰，使得输出的基带波形能更好的进行判决。
抽样判决器：它的传播特性和背景噪声是不抱负的，通过特殊的控制时序脉冲采样判断对接受滤波器的输出波形，以恢复或再生的基带信号[3]1.4码间串扰 码间串扰（ISI）指的是在接受信号中除了目前码元之外的其他所有码元在抽样时刻的总和当码间串扰对信号导致的影响比较严重时，会有很大也许导致抽样判决器错误判决发生误码下图通过相邻码元Ⅰ和Ⅱ的互相干扰状况为例来阐明码间串扰图2 相邻码元之间的码间串扰示意图2无码间串扰的基带传播特性 码间串扰（ISI）会影响传播系统的质量，如果比较严重的话会导致错误判决，使传播系统的接受端无法对的地恢复出本来的信号因此，信号传播时码间串扰的存在与否对通信系统的总体质量有着十分重要的意义，这就使得实现无码间干扰传播变得十分重要[4]下面在假设信道没有噪声的抱负状况下，从时域和频域两个方面来研究传播系统需要满足的条件时才干使信号在传播过程中没有码元之间的互相干扰2.1无码间串扰的时域条件 要消除码间干扰，将基带传播系统的脉冲响应波形的h(t) 只有在采样符号的时间有一种最大的值，同步采样时间对其她符号为零也就是说，若对h(t)在时刻t=(假定信道和接受滤波器所导致的延时=0)抽样，则有下式成立： （2-1）上式阐明要使信号在传播过程中不会受到码元之间的互相干扰，就必须保证h(t)的抽样值在t=0时不为零的同步，要使在其她所有抽样点的值都等于零[8]。
2.2无码间串扰的频域条件 假设H(w)表达传播系统的总特性，根据h(t)和H(w)互为傅里叶变换的关系，可知h(t)是由基带系统H(w)形成的传播波形因此，可根据时域条件h(t)的体现式计算出基带传播特性在不受到码间串扰的干扰时应满足 （2-2）这个条件就是我们一般所说的奈奎斯特第一准则基带传播系统的总特性H(w)只要能符合此规定，就可以消除码间串扰3部分响应系统 由奈奎斯特第二准则可以懂得：如果人为地、有规律地在码元的抽样时刻引入码间串扰，然后在接受端消除，就可以改善频谱特性，压缩传播频带通过这种措施就可以达到提高频带运用率的目的，并且采用这种措施可以加快波形尾部衰减一般把这种波形叫做部分响应波形，传播部分响应波形的系统叫做部分响应系统3.1五类常用的部分响应系统3.1.1部分响应系统的一般形式部分响应系统的一般体现式为： （3-1）式中：，，…,为加权系数，其取值为整数 g(t)的频谱函数为： （3-2）由上式可知，G(w)仅在（-, ）范畴内存在。
3.1.2常用的五类部分响应系统的波形及频谱 在式（3-1）中，当加权系数，，…,取不同的值时，就会产生不同种类的部分响应系统不同的部分响应系统相应不同的加权系数，可以通过编写MATLAB程序通过变化加权系数绘制出波形图和频谱特性下面是给出了常用的五类部分响应系统权系数，并分别命名为第Ⅰ类，第Ⅱ类，第Ⅲ类，第Ⅳ类，第Ⅴ类部分响应信号表1 五类部分响应系统系数表类别第Ⅰ类11000第Ⅱ类12100第Ⅲ类21-100第Ⅳ类10-100第Ⅴ类-1020-1 为了加深对系统传递函数的局部的理解，编写MATLAB程序一，在程序一中建立了一种M文献，编写函数Bufen，该函数的变量、、、、即为部分相应系数在命令窗口给Bufen函数中的、、、、按照表一进行赋值，程序运营结束后，就可以得到相应的部分响应系统3.2两种应用最广泛的部分响应系统3.2.1第类部分响应第一类部分响应系统又称双二进制信号传播系统，其波形体现式可以表达为： (3-3)将上式。