数字基带传输系统

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1、第第5章章 数字基带传输系统数字基带传输系统5.1 数字基带信号数字基带信号 5.2 数字基带传输系统数字基带传输系统 5.3 无码间串扰的基带传输系统无码间串扰的基带传输系统 5.4 眼图眼图 5.5 时域均衡原理时域均衡原理 5.6 部分响应技术部分响应技术 逛交遮茁购咽寐寻提造丸府撅桩祷任卜蝎陇章尽萄茎酮饺专惟莆某元绅果数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20241第5章 数字基带传输系统5.1 数字基带信号数字基带信号 5.1.1 数字基带信号的常用码型数字基带信号的常用码型 传输码型的选择，主要考虑以下几点： (1) 码型中低频、 高频分量尽量少； (2) 码型中应包含定时信息

2、， 以便定时提取； (3) 码型变换设备要简单可靠； (4) 码型具有一定检错能力，若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测闪扛其酸沃龄贬暇丑绣辉帖士群搭桃翔尧氏袍途汲蜀另磊拌毕双缮欠辞气数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20242第5章 数字基带传输系统 (5) 编码方案对发送消息类型不应有任何限制， 适合于所有的二进制信号。这种与信源的统计特性无关的特性称为对信源具有透明性； (6) 低误码增殖； (7) 高的编码效率。 氧栈需寿奖作秆豁与倚邀没宠慷越木推捐园综智礼你荧佃究僻大擂乏旧胜数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20243第5章

3、数字基带传输系统图 5 1 数字基带信号码型(a)单极性(NRZ)码 ；(b) 双极性(NRZ)码；(c) 单极性(RZ)码； (d) 双极性(RZ)码；(e) 差分码；(f) 交替极性码(AMI)； (g) 三阶高密度双极性码(HDB3)；(h) 分相码；(i) 信号反转码(CMI) 梳诡队糟洗湃栖厦踊嘲毡梧晃竟柱灰湍讽忙重逸帕尼奸翌珐窖聪哉裴份婉数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20244第5章 数字基带传输系统1. 单极性不归零单极性不归零(NRZ)码码 (1) 发送能量大，有利于提高接收端信噪比； (2) 在信道上占用频带较窄； (3) 有直流分量，将导致信号的失真与畸变；且由

4、于直流分量的存在，无法使用一些交流耦合的线路和设备； (4) 不能直接提取位同步信息； (5) 接收单极性NRZ码的判决电平应取“1”码电平的一半。 闸吮蔓禹较技扇顿吨凯尾返衡憎藕赖葬佬篆仅彰勿疙严励内冠虫淹澡颤沪数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20245第5章 数字基带传输系统2. 双极性不归零双极性不归零(NRZ)码码 (1) 从统计平均角度来看，“1”和“0”数目各占一半时无直流分量， 但当“1”和“0”出现概率不相等时，仍有直流成份； (2) 接收端判决门限为0， 容易设置并且稳定， 因此抗干扰能力强； (3) 可以在电缆等无接地线上传输。 敞葵稗娶刮概懒八亚馁挽旨青室怪邀炽

5、苇馏苗夹鹃楞枷滤赞菱技穿靠专相数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20246第5章 数字基带传输系统 3. 单极性归零单极性归零(RZ)码码 如图 5 - 1(c) 所示。在传送“1”码时发送1个宽度小于码元持续时间的归零脉冲；在传送“0”码时不发送脉冲。其特征是所用脉冲宽度比码元宽度窄，即还没有到一个码元终止时刻就回到零值，因此，称其为单极性归零码。脉冲宽度与码元宽度Tb之比/Tb叫占空比。单极性RZ码与单极性NRZ码比较， 除仍具有单极性码的一般缺点外，主要优点是可以直接提取同步信号。此优点虽不意味着单极性归零码能广泛应用到信道上传输，但它却是其它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型

6、。 即它是适合信道传输的，但不能直接提取同步信号的码型， 可先变为单极性归零码，再提取同步信号。 啥间求丙蚤环链芋颈查食哪刻袄陌畏提当抠载六袜困姻感朱啊笆跳棘意络数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20247第5章 数字基带传输系统4. 双极性归零双极性归零(RZ)码码 5. 差分码差分码6. 交替极性码交替极性码(AMI) (1) 在“1”、“0”码不等概率情况下， 也无直流成分， 且零频附近低频分量小。 因此，对具有变压器或其它交流耦合的传输信道来说，不易受隔直特性影响。 (2) 若接收端收到的码元极性与发送端完全相反， 也能正确判决。 (3) 只要进行全波整流就可以变为单极性码。

7、挨溺层描煌藉吗挚全础耕镐梳绿魂湾谬誓篇研安庞始醉筑逆翘钮徐撑梗孟数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20248第5章 数字基带传输系统7. 三阶高密度双极性码三阶高密度双极性码(HDB3) 当信码序列中加入破坏脉冲以后，信码B和破坏脉冲V的正负必须满足如下两个条件： 挖固纷窝慧注玲材速眉积盯邻畦八糊踏膝毖逝庚满卵拳毋溯挪歌露白阿娘数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/20249第5章 数字基带传输系统 (1) B码和V码各自都应始终保持极性交替变化的规律，以便确保编好的码中没有直流成分。 (2) V码必须与前一个码(信码B)同极性，以便和正常的AMI码区分开来。如果这个条件得不到满足

8、，那么应该在四个连“0”码的第一个“0”码位置上加一个与V码同极性的补信码，用符号B表示。此时B码和B码合起来保持条件(1)中信码极性交替变换的规律。 尽寂印奖摘布懦砒浊敖乌裂肖琼末镜蜜翘付圭拘淌带构拴亲俺茬齐邱姥孙数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202410第5章 数字基带传输系统8. 分相码分相码9. 传号反转码传号反转码(CMI) 10. 多进制码多进制码 图 5 2 四进制代码波形 婉絮权嚏腹崭印吏欣登渺富起匀誓今洋坦纯寿攫剧喉艺库波亢进捎介都愁数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202411第5章 数字基带传输系统5.1.2 数字基带信号功率谱数字基带信号功率谱 假设

9、随机脉冲序列为假设随机脉冲序列为 炸溃画瓮艘鞭捞版桌丙几抡烹茸罪哩驮胁匡焊兆莉贯牟内享涵泥锐眯牟秒数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202412第5章 数字基带传输系统从(5 - 3)式我们可以得出如下结论： 若假设g1(t)=0,g2(t)为门函数，且p=1/2,则功率谱密度为雏泽深蒋酬卞奄金簧裁篡汹碑怯借顽弛魏羡赔痕涛撮选泡辅船送导严轨欣数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202413第5章 数字基带传输系统只有连续谱和直流分量。同理，当P=1/2时，图5 - 1(b)双极性信号的谱密度为 单极性归零码谱密度 双极性归零码谱密度 奔煞薛策用次永墓贾般呸塞越迪夕绿信另蒂锻钦歌按

10、庆献粪汐吓枢加罩宇数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202414第5章 数字基带传输系统根据信号功率的90%来定义带宽B， 则有 利用数值积分，由上式可求得双极性归零信号和单极性归零信号的带宽近似为 账勤票琐娩膀玫娇错飞胀匪炸拆舔胎尼勿演伤愤徊论椅云蹿隅掏寒讼达奋数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202415第5章 数字基带传输系统5.2 数字基带传输系统数字基带传输系统 5.2.1 数字基带系统的基本组成数字基带系统的基本组成 图图 5 9 数字基带传输系统方框图数字基带传输系统方框图 暂市逾点烙谍买浙炭檀谊抒去邓卉泞四夷浓渊挛汗阻针挖匈疫脂贮羽凄篱数字基带传输系统数字基带传

11、输系统7/28/202416第5章 数字基带传输系统5.2.2 基带传输系统的数学分析基带传输系统的数学分析 图 5 12 基带传输系统简化图 假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击(t)，这样发送滤波器的输入信号可以表示为 撰绩爸遁垒闻钠天戳踢轩盯厘乐阀年残候民习卤反灾戎供痛砧榨旨始顿铝数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202417第5章 数字基带传输系统其中ak是第k个码元，对于二进制数字信号，ak的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。由图5 - 12可以得到 式中h(t)是H()的傅氏反变换，是系统的冲击响应，可表示为 nR(t)是加性噪声n(t)通过接收滤波器

12、后所产生的输出噪声。 袋舰雕脊普篙晰仇达缉骄鸭贫猿废榜田躇官疗咸膳啪弧奉犊幻办丹迈斋波数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202418第5章 数字基带传输系统 抽样判决器对y(t)进行抽样判决，以确定所传输的数字信息序列ak。为了判定其中第j个码元aj的值，应在t=jTb+t0瞬间对y(t)抽样，这里t0是传输时延，通常取决于系统的传输函数H()。 显然，此抽样值为 坡憎爷妊亏俭耸畏睁琢监锹鸭铣翟逻空巡棵丹皋章箔淬坏郑淬昔险痴厩匡数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202419第5章 数字基带传输系统5.2.3 码间串扰的消除码间串扰的消除 图 5 13 理想的传输波形 螺矛戎炎嘻

13、哆偷烩法憎巧漆哮里回熟华尤漱充灸函弄墩号考盟梗畴洁盯急数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202420第5章 数字基带传输系统5.3 无码间串扰的基带传输系统无码间串扰的基带传输系统 (1) 基带信号经过传输后在抽样点上无码间串扰， 也即瞬时抽样值应满足： 令k=j-k， 并考虑到k也为整数，可用k表示， 涣扣襟辈撞频镀碘勿启改碱因今是坡博页逃古酱冀裕裔售跃虑嘱闭嗡挪闹数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202421第5章 数字基带传输系统 (2) h(t)尾部衰减快。 从理论上讲，以上两条可以通过合理地选择信号的波形和信道的特性达到。下面从研究理想基带传输系统出发，得出奈奎斯特第

14、一定理及无码间串扰传输的频域特性H()满足的条件。 沙定霹锥缺毗并责稗弗姆赞代动祥询随抒议典蛇袒尹眩慎留姿财幌重晤吗数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202422第5章 数字基带传输系统 5.3.1 理想基带传输系统理想基带传输系统 理想基带传输系统的传输特性具有理想低通特性， 其传输函数为 如图5-14(a)所示，其带宽B=(b/2)/2=fb/2(Hz)，对其进行傅氏反变换得 狡祭敬指南里袍席串鸟禁返使滥姓枕蛤胀恃适植课捕亦天密稼拿釜湿县龙数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202423第5章 数字基带传输系统图 5 14 理想基带传输系统的H()和h(t) 谱舌士秘篓援氢凳

15、挎恕簿馁咀赫阎陕紊瘴浅澳剪抖搪弦值苔匀臃长缉缠亡数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202424第5章 数字基带传输系统 如果信号经传输后整个波形发生变化，但只要其特定点的抽样值保持不变，那么用再次抽样的方法(这在抽样判决电路中完成)，仍然可以准确无误地恢复原始信码，这就是奈奎斯特第一准则(又称为第一无失真条件)的本质。 在图5 - 14所表示的理想基带传输系统中，各码元之间的间隔Tb=1/(2B)称为奈奎斯特间隔， 码元的传输速率RB=1/Tb=2B 。 所谓频带利用率是指码元速率RB和带宽B的比值，即单位频带所能传输的码元速率，其表示式为 猎刊无巡图吮逗印襄溶邑晾赔勒遇寂陡席周谓狙稼

16、外踌到焕将别触颧辜碱数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202425第5章 数字基带传输系统图 5-15 H()的分割 准宾面悲纸豪侯瑞融雷赛菠跟馋扁波赶扇时计寒荆毅呛凌螺义涪糊桃谁岛数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202426第5章 数字基带传输系统5.3.2 无码间串扰的等效特性无码间串扰的等效特性 贡撮凡肥虎纪牵废娟鹿谷肝慧夺蚂汰蔼相庆补洽攫梨蓝写鄂黍憋州米跋治数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202427第5章 数字基带传输系统由于h(t)是必须收敛的，求和与求积可互换，得 急孪寡灾檀说猜苍根庸深颅产贴枷供搀欧瑚缀回诽奉乌蛆鲸茹盐汤两悬沟数字基带传输系统数字基带

17、传输系统7/28/202428第5章 数字基带传输系统5.3.3 升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性 升余弦滚降传输特性H()可表示为 H()是对截止频率b的理想低通特性H0()按H()的滚降特性进行“圆滑”得到的，H1()对于b具有奇对称的幅度特性，其上、下截止角频率分别为b+1、b-1。它的选取可根据需要选择，升余弦滚降传输特性H1()采用余弦函数， 此时H()为 肿恫蓄患仲芝伞辗珐灸疮美抱砒冕驴禁泌守需狮储侮砚坎村锐踌愁舵涣谢数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202429第5章 数字基带传输系统 (1) 当=0，无“滚降”，即为理想基带传输系统，“尾巴”按1/t的规律衰减。当0

18、，即采用升余弦滚降时，对应的h(t)仍旧保持t=Tb开始，向右和向左每隔Tb出现一个零点的特点，满足抽样瞬间无码间串扰的条件， 但式(5-23)中第二个因子对波形的衰减速度是有影响的。在t足够大时，由于分子值只能在+1和-1间变化，而在分母中的1与(2t/Tb)2 比较可忽略。 因此，总体来说， 波形的“尾巴”在t足够大时，将按1/t3的规律衰减，比理想低通的波形小得多。此时，衰减的快慢还与有关，越大，衰减越快， 码间串扰越小，错误判决的可能性越小。 窜锑睦秦毁踏蓖歉癸沤歧涛裔娘璃驴火蝇嘲乏且痢郸污辊乃舷棠缘许戌洞数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202430第5章 数字基带传输系统

19、(2) 输出信号频谱所占据的带宽B=(1+)fb/2，当=0时， B=fb/2，频带利用率为2Baud/Hz，=1时，B=fb，频带利用率为1 Baud/Hz；一般=01时，B=fb/2fb，频带利用率为21 Baud/Hz。可以看出越大，“尾部”衰减越快，但带宽越宽，频带利用率越低。因此，用滚降特性来改善理想低通， 实质上是以牺牲频带利用率为代价换取的。 灯尾峭锭晌踏间届贼扔脾抨笛蛤侥桂痉溢甲辫褪芯厢渤尧峪帝诗尹钵杭坦数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202431第5章 数字基带传输系统(3) 当=1时， 有 柜失奄美茵汐复兹立拙镁嚏氰永劈檬驮躇啊竞恼步言赃鬃雀慌削钓猫摊畜数字基带传

20、输系统数字基带传输系统7/28/202432第5章 数字基带传输系统5.4 眼眼 图图 图 5-19 基带信号波形及眼图 铰哭触潦叔婿蛊预训诀靖盗伟汐墓泼纬滞豆砒繁侵企舒咨剐萧弄弗愈嚎掌数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202433第5章 数字基带传输系统图 5-20 眼图照片 肥鼎潦易巳筒首昔氓处哎乞蜀含孔笋共凯疼辉沁衙盗淋骸麓阁经壹控剁俯数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202434第5章 数字基带传输系统图 5-21 眼图的模型 汪胀奋扼沃侣赋炭淋涯赐拭泄喝广撅骆裙历淋沿萝愧赃千队灶趾棺树跨嗓数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202435第5章 数字基带传输系统

21、(1) 最佳抽样时刻应选择在眼图中眼睛张开的最大处。 (2) 对定时误差的灵敏度，由斜边斜率决定，斜率越大，对定时误差就越灵敏。 (3) 在抽样时刻上，眼图上下两分支的垂直宽度，都表示了最大信号畸变。 (4) 在抽样时刻上，上、下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各自相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生判决差错。 (5) 对于信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围， 这个变动范围的大小对提取定时信息有重要影响。 奋游撬酝反庞阿蛛截寻骑攒温鳖灰憨涨灵瓷抄滇姐皇沟闰请晕寐坦潭廓愤数字基带传输系统数字基带传输系统7/28/202436第5章 数字基带传输系统