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
5.1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() 数字 基带信号 脉冲 发送 信道 接收 抽样 码元 id 形成器 d(0 滤波器 8() yr(t) 滤波器 判决器 再生 {d, y() CP 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R,码元 宽度为T、的二进制（也可为多进制）脉冲序列，用符号{k} 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)被形所示。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()。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R,码元 宽度为T、的二进制（也可为多进制）脉冲序列，用符号{k} 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)被形所示。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()。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()在规定的时 刻进行抽样，获得抽样值序列ykTs)，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()所示与输入波形相应的脉 冲序列dk} 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{d)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
{d}◆ 100110 (a) (b) 8r( (c) yr( (d) y() (e) cp (f) y(kT)◆ t(g) (de 100010 (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
5.2数字基带信号的码型和波被形 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、 AMⅡ码、HDB3码和CMⅡ码等。适合于信道中传输的波形 一 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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5.2.1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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