第五章:数字基带传输系统 5.1引言 5.2数字基带信号的码型和波形 5.3数字基带信号的功率谱密度 5.4数字基带信号的传输与码间串扰 5.5码间串扰基带传输系统的抗噪声性能分析 5.6最佳基带传输系统 5.7眼图 5.8改善数字基带系统性能的措施 《通信原理课件》
《通信原理课件》 第五章：数字基带传输系统 5.1 引言 5.2 数字基带信号的码型和波形 5.3 数字基带信号的功率谱密度 5.4 数字基带信号的传输与码间串扰 5.5 码间串扰基带传输系统的抗噪声性能分析 5.6 最佳基带传输系统 5.7 眼图 5.8 改善数字基带系统性能的措施
51引言 数字信号的传输需要解决的主要问题是:在规定的传 输速率下,有效地控制符号间干扰,具有抗加性高斯白噪 声的最佳性能以及形成发、收两端的位定时同步。因而如 何保证准确地传输数字信号是数字通信系统要解决的关键 问题。数字信号的传输可分为基带传输和频带传输两种方 式 信源发出的数字信号未经调制或频谱变换,直接在有 效频带与信号频谱相对应的信道上传输的通信方式称为数 字信号的基带传输。为了适应信道传输特性而将数字基带 信号进行调制,即将数字基带信号的频谱搬移到某一载频 处,变为频带信号进行传输的方式称为频带传输。 《通信原理课件》
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在实际数字通信系统中,数字基带传输在应用上虽不如 频带传输那么广泛,但仍有相当广的应用范围。数字基带 传输的基本理论不仅适宜于基带传输,而且还适用于频带 传输,因为所有窄的带通信号、线性带通系统以及线性带 通系统对带通信号的响应均可用其等效基带传输系统的理 论来分析它的性能,因而掌握数字基带传输系统的基本理 论十分重要,它在数字通信系统中具有普遍意义。 数字基带传输系统的基本结构如图5-1所示。它由脉冲 形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器与 码元再生器组成。为了保证系统可靠有序地工作,还应有 同步系统。系统工作过程及各部分作用如下。 《通信原理课件》
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n(1) 数字 基带信号「脉冲 发送 接收 d}L形成密」d07滤波器87信道 样 码元 101滤波器 判决器 再生 {d} y(o) 定时脉冲 同步 提取 图5-1数字基带传输系统 《通信原理课件》
《通信原理课件》 图 5-1数字基带传输系统
数字基带传输系统的输入端通常是码元速率为R3,码元 宽度为T的二进制(也可为多进制)脉冲序列,用符号{d 表示。 般终端设备(如电传机、计算机)送来的“0”、“1”代 码序列为单极性码,如图5-2(a)波形所示。后面我们将见 到这种单极性代码由于有直流分量等原因并不适合在基带系 统信道中传输。 脉冲形成器的作用是把单极性码变换为双极性码或其它 形式适合于信道传输的、并可提供同步定时信息的码型,如 图5-2(b)所示的双极性归零码元序列d(t)a脉冲形成器也 称为码型变换器。 《通信原理课件》
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数字基带传输系统的输入端通常是码元速率为R3,码元 宽度为T的二进制(也可为多进制)脉冲序列,用符号{d 表示。 般终端设备(如电传机、计算机)送来的“0”、“1”代 码序列为单极性码,如图5-2(a)波形所示。后面我们将见 到这种单极性代码由于有直流分量等原因并不适合在基带系 统信道中传输。 脉冲形成器的作用是把单极性码变换为双极性码或其它 形式适合于信道传输的、并可提供同步定时信息的码型,如 图5-2(b)所示的双极性归零码元序列d(t)a脉冲形成器也 称为码型变换器。 《通信原理课件》
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抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号y(t)在规定的时 刻进行抽样,获得抽样值序列y(kIs),然后对抽样值进行 判决,以确定各码元是“1”码还是“0”码。抽样值序列 y(kTs见图5-2(g)所示。 码元再生电路的作用是对判决器的输出“0”、“1进行原 始码元再生,以获得图5-2(h)所示与输入波形相应的脉 冲序列ak} 同步提取电路的任务是从接收信号中提取定时脉冲cp, 供接收系统同步使用。 对比图52(a)、(h)中的{dk}与{d}可以看出,传输 过程中第4个码元发生了误码。产生该误码的原因之一是信 道加性噪声,之二是传输总特性(包括收、发滤波器和信 道的特性)不理想引起的波形畸变,使码元之间相互串扰 从而产生码间干扰。 《通信原理课件》
《通信原理课件》 抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号y(t)在规定的时 刻进行抽样，获得抽样值序列y(kTS ) ，然后对抽样值进行 判决，以确定各码元是“1”码还是“0” 码。抽样值序列 y(kTS )见图5-2（g）所示。 码元再生电路的作用是对判决器的输出“0” 、 “1”进行原 始码元再生，以获得图5-2（h）所示与输入波形相应的脉 冲序列 。 同步提取电路的任务是从接收信号中提取定时脉冲cp， 供接收系统同步使用。 对比图5-2（a）、（h）中的 与{dk } 可以看出，传输 过程中第4个码元发生了误码。产生该误码的原因之一是信 道加性噪声，之二是传输总特性（包括收、发滤波器和信 道的特性）不理想引起的波形畸变，使码元之间相互串扰， 从而产生码间干扰。 { } ' k d { } ' k d
aki O (t) (b) gr(1) ↑↑↑↑↑↑() (k7s) idI 00 01 O 「1-,(h) 图5-2数字基带传输系统各点波形 《通信原理课件》
《通信原理课件》 图5-2 数字基带传输系统各点波形
52数字基带信号的码型和波形 对传输用的基带信号的主要要求有两点:(1)对各种码 型的要求,期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码 型;(2)对所选码型的电波形要求,期望电波形适宜于在 信道中传输。前一问题是传输码型的选择;后一问题是基 带波形的选择。这两个问题既有独立性又相互联系。基带 信号的码型类型很多,常见的有单极性码、双极性码 AMI码、DB3码和CM码等。适合于信道中传输的波形 般应为变化较平滑的脉冲波形。为了简便起见,本节将以 矩形脉冲为例来介绍基带信号的码型 《通信原理课件》
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5.21数字基带信号的码型 不同形式的码型信号具有不同的频谱结构,实际中必 须合理地设计选择数字基带信号码型,使数字信号能在给 定的信道中传输。我们将适于在信道中传输的基带信号码 型称为线路传输码型。 为适应信道的传输特性及接收端再生恢复数字信号的 需要,基带传输信号码型设计应考虑如下一些原则: (1)对于频带低端受限的信道传输,线路码型中不含 有直流分量,且低频分量较少。 (2)便于从相应的基带信号中提取定时同步信息。 (3)信号中高频分量尽量少,以节省传输频带并减少 码间串扰。 (4)所选码型应具有纠错、检错能力。 (5)码型变换设备要简单,易于实现。 《通信原理课件》
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