1、电子信息工程学院通信原理1第第6 6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统 6 6.1 .1 数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性 6 6.2.2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型 6 6.3.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰 6 6.4.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 6 6.5.5 基带传输系统的抗噪声性能基带传输系统的抗噪声性能 6 6.6.6 眼图眼图 6 6.7.7 部分响应和时域均衡部分响应和时域均衡 电子信息工程学院通信原理26.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型v数字基带信号数字基带信号 直接变换的问题
2、直接变换的问题 单极性信号存在直流分量问题单极性信号存在直流分量问题 连连“0 0”连连“1 1”不易分隔不易分隔电子信息工程学院通信原理36.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型v数字序列数字序列 电波形电波形v数字序列数字序列 传输码传输码 电波形电波形0 1 1 00 -1 +1 0电子信息工程学院通信原理4v对传输用的基带信号的主要要求对传输用的基带信号的主要要求: : 对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；（传输用的码型；（传输码型选择传输码型选择） 对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基对所选码型的电波形要求：电
3、波形应适合于基带系统的传输。（带系统的传输。（基带脉冲选择基带脉冲选择） 6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理56.2.1 6.2.1 传输码的码型选择原则传输码的码型选择原则 不含直流，且低频分量尽量少；不含直流，且低频分量尽量少； 应含有丰富的定时信息；应含有丰富的定时信息； 功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带； 不受信息源统计特性的影响；不受信息源统计特性的影响； 具有内在的检错能力，即码型应具有一定规律性；具有内在的检错能力，即码型应具有一定规律性； 编译码简单，以降低通信延时和成本。编译码简单，以降低通信延时和成
4、本。6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理6 6.2.26.2.2几种常用的传输码型几种常用的传输码型 AMIAMI码：码：传号交替反转码（传号交替反转码（Alternative Mark InversionAlternative Mark Inversion）编码规则：将消息码的编码规则：将消息码的“1 1”( (传号传号) )交替地变换为交替地变换为“+1+1”和和“- -1 1”，而，而“0 0”( (空号空号) )保持不变。保持不变。例：例：消息码：消息码：0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0
5、0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMIAMI码：码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 0 0 1 +1 0 0 1 +1 1 +1 AMIAMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理7AMIAMI码的优点：码的优点： 没有直流成分没有直流成分 编译码电路简单编译码电路简单 可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；AMIAMI码的缺点：码的缺点： 当原信码
6、出现长连当原信码出现长连“0 0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。提取定时信号的困难。6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理8 HDBHDB3 3码：码：3 3阶高密度双极性码阶高密度双极性码它是它是AMIAMI码的一种改进型，改进目的是为了保持码的一种改进型，改进目的是为了保持AMIAMI码的优点而码的优点而克服其缺点，使连克服其缺点，使连“0 0”个数不超过个数不超过3 3个。个。 编码规则：编码规则：（1 1）检查消息码中）检查消息码中“0 0”的个数。当连的个数。当连“0 0”数目小于等于数目
7、小于等于3 3时，时，HDBHDB3 3码与码与AMIAMI码一样，码一样，+1+1与与-1-1交替；交替；（2 2）连）连“0 0”数目超过数目超过3 3时，将每时，将每4 4个连个连“0 0”化作一小节，定义化作一小节，定义为为B00VB00V，称为破坏节，其中，称为破坏节，其中V V称为破坏脉冲，而称为破坏脉冲，而B B称为调节称为调节脉冲；脉冲；6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理9（3 3）V V与前一个相邻的非与前一个相邻的非“0 0”脉冲的极性相同脉冲的极性相同( (这破坏了极性这破坏了极性交替的规则，所以交替的规则，所以V V称为破坏脉冲
8、称为破坏脉冲) )，并且要求，并且要求相邻的相邻的V V码之码之间极性必须交替间极性必须交替。V V的取值为的取值为+1+1或或-1-1；（4 4）B B的取值可选的取值可选0 0、+1+1或或-1-1，以使，以使V V同时满足（同时满足（3 3）中的两个）中的两个要求；要求； （5 5）V V码后面的传号码极性也要交替码后面的传号码极性也要交替。 例：例：消息码：消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 l 11 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 l 1AMIAMI码：码： -1 0 0 0 0 +1
9、0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1HDBHDB3 3码：码： -1 -1 0 0 0 0 0 0 V V +1 +1 0 0 0 +V0 0 0 +V -1 +1 -1 +1 -B 0 0 -B 0 0 V V +B 0 0 +V+B 0 0 +V -l +1 -l +16.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理10HDBHDB3 3码的译码：码的译码： 每一个破坏脉冲每一个破坏脉冲V V总是与前一非总是与前一非“0 0”脉冲同
10、极性脉冲同极性( (包括包括B B在在内内) )。 从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V V，于是也断定，于是也断定V V符号及其前面的符号及其前面的3 3个符号必是连个符号必是连“0 0”符号，从而恢复符号，从而恢复4 4个连个连“0 0”码码 再将所有再将所有-1-1变成变成+1+1后便得到原消息代码。后便得到原消息代码。6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理11 双相码：又称曼彻斯特（双相码：又称曼彻斯特（ManchesterManchester）码）码 用一个周期的正负对称方波表示用一个周期的正负对称方波表
11、示“0 0”，而用其反相波形表示，而用其反相波形表示“1 1”。 “0 0”码用码用“0101”两位码表示，两位码表示，“1 1”码用码用“10 10 ”两位码表示两位码表示 例：例：消息码：消息码： 1 1 0 0 1 0 11 1 0 0 1 0 1双相码：双相码： 10 10 1010 01 01 0101 10 01 10 10 01 10优缺点：优缺点： 双相码波形是一种双相码波形是一种双极性双极性NRZNRZ波形波形，只有极性相反的两个，只有极性相反的两个电平。它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，所以含有电平。它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，所以含有丰富的位定时信息，且
12、没有直流分量，编码过程也简单。丰富的位定时信息，且没有直流分量，编码过程也简单。 缺点是占用带宽加倍，使频带利用率降低。缺点是占用带宽加倍，使频带利用率降低。6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型电子信息工程学院通信原理频谱频谱电子信息工程学院通信原理Encoding SchemesEncoding Schemes电子信息工程学院通信原理14第第6 6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统 6 6.1 .1 数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性 6 6.2.2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型 6 6.3.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰
13、6 6.4.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 6 6.5.5 基带传输系统的抗噪声性能基带传输系统的抗噪声性能 6 6.6.6 眼图眼图 6 6.7.7 部分响应和时域均衡部分响应和时域均衡 电子信息工程学院通信原理156.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰 v6.3.16.3.1数字基带信号传输系统的组成数字基带信号传输系统的组成 基本结构基本结构 信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把带，把传输码变换成传输码变换成适宜于信道传输的适宜于信道传输的基带信号基带信号波波形。形。接接 收收滤
14、波器滤波器抽抽 样样判决器判决器信道信号信道信号形成器形成器信道信道基带脉冲基带脉冲基带脉冲基带脉冲输入输入输出输出同步同步提取提取噪声噪声电子信息工程学院通信原理166.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引引起起传输波形的传输波形的失真失真。另外信道还会引入噪声。另外信道还会引入噪声n n( (t t) )，并假设它是，并假设它是均值为零的高斯白噪声。均值为零的高斯白噪声。接收滤波器：接收滤波器： 它用来接收信号，它用来接收信号，滤除滤除信道信道噪声和噪声和其
15、他其他干扰干扰，对，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。抽样判决器抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行对接收滤波器的输出波形进行抽样判决抽样判决，以恢复，以恢复或再生基带信号。或再生基带信号。同步提取：用同步提取：用同步提取同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲电路从接收信号中提取定时脉冲 接接 收收滤波器滤波器抽抽 样样判决器判决器信道信号信道信号形成器形成器信道信道基带脉冲基带脉冲基带脉冲基带脉冲输入输入输出输出同步同步提取提取噪声噪声电子信息工程学院通信原理176.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码
16、间串扰 基带系统的各点波形示意图基带系统的各点波形示意图输入信号 码型变换后 传输的波形 信道输出 接收滤波输出 位定时脉冲恢复的信息 错误码元 电子信息工程学院通信原理186.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰 码间串扰（码间串扰（InterSymbolInterSymbol Interference Interference）两种误码原因：两种误码原因： 码间串扰码间串扰 信道加性噪声信道加性噪声码间串扰原因：系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形码间串扰原因：系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判决造畸变
17、并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判决造成干扰。成干扰。 码间串扰严重时，会造成错误判决，如下图所示：码间串扰严重时，会造成错误判决，如下图所示：电子信息工程学院通信原理196.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰 6.3.2 6.3.2 数字基带信号传输的定量分析数字基带信号传输的定量分析 数字基带信号传输模型数字基带信号传输模型 假设：假设： a an n 发送滤波器的输入符号序列，发送滤波器的输入符号序列，取值为取值为0 0、1 1或或 -1-1，+1+1。 d d ( (t t) ) 对应的基带信号对应的基带信号抽样判决nsnnTtatd)()(电
18、子信息工程学院通信原理206.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰 发送滤波器输出发送滤波器输出式中式中 g gT T ( (t t) ) 发送滤波器的冲激响应发送滤波器的冲激响应 设发送滤波器的传输特性为设发送滤波器的传输特性为G GT T ( ( ) ) ，则有，则有 总传输特性总传输特性 再设信道的传输特性为再设信道的传输特性为C(C( ) )，接收滤波器的传输特性为，接收滤波器的传输特性为G GR R ( ( ) ) ，则基带传输系统的总传输特性为，则基带传输系统的总传输特性为其单位冲激响应为其单位冲激响应为nsTnTnTtgatgtdts)()()()(d
19、eGtgtjTT)(21)()()()()(RTGCGHdeHthtj)(21)(电子信息工程学院通信原理216.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰 接收滤波器输出信号接收滤波器输出信号式中，式中，n nR R( (t t) )是加性噪声是加性噪声n n( (t t) )经过接收滤波器后输出的噪声。经过接收滤波器后输出的噪声。 抽样判决：抽样判决器对抽样判决：抽样判决器对r r( (t t) )进行抽样判决进行抽样判决例如，为了确定第例如，为了确定第k k个码元个码元 a ak k 的取值，首先应在的取值，首先应在t t = = kTkTs s + + t t0
20、0 时时刻上对刻上对r r( (t t) )进行抽样，以确定进行抽样，以确定r r( (t t) )在该样点上的值。由上式得在该样点上的值。由上式得( )( )( )( )()( )RnSRnr td th tnta h tnTnt0000()( )()()sknsRsn kr kTta h ta hkn TtnkTt收到的第收到的第k k个个基带脉冲的信基带脉冲的信号抽样值。号抽样值。收到除第收到除第k k个基带脉冲以个基带脉冲以外的其它基带脉冲信号的外的其它基带脉冲信号的抽样值。称码间干扰值。抽样值。称码间干扰值。t tkTskTst t0 0时刻时刻的白噪声干扰值的白噪声干扰值如果后两项
21、为零，抽样判决再生正确的如果后两项为零，抽样判决再生正确的ak。否则可能抽样判决再生错误的否则可能抽样判决再生错误的ak。电子信息工程学院通信原理226.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰由于由于a ak k是以概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机变量。是以概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机变量。第三项第三项n nR R( (kTkTS S + + t t0 0) )是输出噪声在抽样瞬间的值，它是一种随机干扰，是输出噪声在抽样瞬间的值，它是一种随机干扰，也会影响对第也会影响对第k k个码元的正确判决。个码元的正确判决。此时，实际抽样值不仅有本码元的值，还有码
22、间串扰值及噪声，故此时，实际抽样值不仅有本码元的值，还有码间串扰值及噪声，故当当r r ( (kTkTs s + + t t0 0 ) )加到判决电路时，对加到判决电路时，对a ak k取值的判决可能判对也可取值的判决可能判对也可能判错。例如，在二进制数字通信时，能判错。例如，在二进制数字通信时， a ak k的可能取值为的可能取值为“0 0”或或“1 1”，若判决电路的判决门限为，若判决电路的判决门限为V Vd d ，则这时判决规则为：，则这时判决规则为：当当 r r ( (kTkTs s + + t t0 0 ) ) V Vd d时，判时，判a ak k为为“1 1”当当 r r ( (k
23、TkTs s + + t t0 0 ) ) V Vd d时，判时，判a ak k为为“0 0”。显然，只有当码间串扰值和噪声足够小时，才能基本保证上述判显然，只有当码间串扰值和噪声足够小时，才能基本保证上述判决的正确决的正确 电子信息工程学院通信原理23第第6 6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统 6 6.1 .1 数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性 6 6.2.2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型 6 6.3.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰 6 6.4.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 6 6.5.5 基带传输系统的抗噪声性
24、能基带传输系统的抗噪声性能 6 6.6.6 眼图眼图 6 6.7.7 部分响应和时域均衡部分响应和时域均衡 电子信息工程学院通信原理246.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 v本节先讨论在不考虑噪声情况下，如何消除码间串扰；本节先讨论在不考虑噪声情况下，如何消除码间串扰；下一节再讨论无码间串扰情况下，如何减小信道噪声下一节再讨论无码间串扰情况下，如何减小信道噪声的影响。的影响。 6.4.1 6.4.1 消除码间串扰的基本思想消除码间串扰的基本思想由上式可知，若想消除码间串扰，应使由上式可知，若想消除码间串扰，应使由于由于a an n是随机的，要想通过各项相互抵消使码
25、间串扰为是随机的，要想通过各项相互抵消使码间串扰为0 0是不行的，这就需要对是不行的，这就需要对h h( (t t) )的波形提出要求。的波形提出要求。 0000()( )()()sknsRsn kr kTta h ta hkn TtnkTt0)(0knsntTnkha电子信息工程学院通信原理256.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性在上式中，若让在上式中，若让h h (k k- -n n) )T Ts s + +t t0 0 在在T Ts s+ + t t0 0 、2 2T Ts s + +t t0 0等后面码元等后面码元抽样判决时刻上正好为抽样判决时刻上正好为0
26、0，就能消除码间串扰，如下图所示：，就能消除码间串扰，如下图所示：这就是消除码间串扰的基本思想。这就是消除码间串扰的基本思想。 0)(0knsntTnkha思考：n=k时，h(t0)表示什么？电子信息工程学院通信原理266.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 6.4.2 6.4.2 无码间串扰的条件无码间串扰的条件 时域条件时域条件假设信道和接收滤波器所造成的延迟假设信道和接收滤波器所造成的延迟t t0 0 = 0 = 0只要基带传输系统的冲激响应波形只要基带传输系统的冲激响应波形h h( (t t) )仅在本码元的抽样仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其他码元的抽
27、样时刻上均为时刻上有最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0 0，则，则可消除码间串扰。可消除码间串扰。也就是说，若对也就是说，若对h h( (t t) )在时刻在时刻t t = = kTkTs s（这里）抽样，则应有（这里）抽样，则应有下式成立下式成立上式称为上式称为无码间串扰的时域条件。 也就是说，若也就是说，若h h( (t t) )的抽样值除了在的抽样值除了在t t = 0= 0时不为零外，在时不为零外，在其他所有抽样点上均为零，就不存在码间串扰。其他所有抽样点上均为零，就不存在码间串扰。 为其他整数kkkThs, 00, 1)(电子信息工程学院通信原理276.4 6.4 无码间串扰的基
28、带传输特性无码间串扰的基带传输特性 频域条件频域条件根据根据h h ( (t t) )和和H H( ( ) )之间存在的傅里叶变换关系：之间存在的傅里叶变换关系：在在t t = = kTkTs s时，有时，有把上式的积分区间用分段积分求和代替，每段长为把上式的积分区间用分段积分求和代替，每段长为2 2 / /T Ts s，则上式，则上式可写成可写成deHthtj)(21)( 12Sj kTHed)(SkTh(21)/(21)/1( )2SSSiTj kTSiTih kTHed电子信息工程学院通信原理286.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性将上式作变量代换：令将上式作
29、变量代换：令则有则有d d = d = d , , = = +2 +2i i / /T Ts s 。且当且当 = (2= (2i i 1)1) / /T Ts s时，时， = = / /T Ts s，于是，于是当上式右边一致收敛时，求和与积分的次序可以互换，于是有当上式右边一致收敛时，求和与积分的次序可以互换，于是有(21)/(21)/1( )2SSSiTj kTSiTih kTHedsTi2/2/12()2SSSTjkTjikSTiSih kTHeedT/12()2SSSTjkTTiSiHedT电子信息工程学院通信原理296.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性这里，
30、我们已把这里，我们已把重新换为重新换为 。由傅里叶级数可知，若由傅里叶级数可知，若F F( ( ) )是周期为是周期为2 2 / /T Ts s的频率函数，则可用指的频率函数，则可用指数型傅里叶级数表示数型傅里叶级数表示将上式与上面的将上式与上面的h h( (kTkTs s) )式对照，我们发现，式对照，我们发现， h h( (kTkTs s) ) 就是就是的指数型傅里叶级数的系数，即有的指数型傅里叶级数的系数，即有 /12()2SSSTj kTSTiSih kTHedT( )Sjn TnnFf e/( )2SSSTjn TSnTTfFediSSTiHT)2(1电子信息工程学院通信原理306.
31、4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性在无码间串扰时域条件的要求下，我们得到无码间串扰时的基带传在无码间串扰时域条件的要求下，我们得到无码间串扰时的基带传输特性应满足输特性应满足或写成或写成上条件称为上条件称为奈奎斯特( (NyquistNyquist) )第一准则。基带系统的总特性基带系统的总特性H H( ( ) )凡是能符合此要求的，均能消除码间串扰。凡是能符合此要求的，均能消除码间串扰。思考：思考：i i表示什么？表示什么？ikkTjSsSSekThTiHT)()2(1isSTiHT1)2(1STiSsTTiH)2(ST电子信息工程学院通信原理316.4 6.4 无
32、码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 频域条件的物理意义频域条件的物理意义将将H H( ( ) )在在 轴上以轴上以2 2 / /T Ts s为间隔切开，然后分段沿为间隔切开，然后分段沿 轴平移到轴平移到(-(- /T/Ts s, , /T/Ts s) )区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是数（不必一定是T Ts s ）。）。 这一过程可以归述为：一个实际的这一过程可以归述为：一个实际的H H( ( ) )特性若能等效成一个特性若能等效成一个理想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰。理想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰
33、。 电子信息工程学院通信原理326.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性例：例：电子信息工程学院通信原理336.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 6.4.3 6.4.3 无码间串扰的传输特性的设计无码间串扰的传输特性的设计 满足奈奎斯特第一准则并不是唯一的要求。如何设计或选满足奈奎斯特第一准则并不是唯一的要求。如何设计或选择满足此准则的择满足此准则的H H( ( ) )是我们接下来要讨论的问题。是我们接下来要讨论的问题。 理想低通特性理想低通特性 满足奈奎斯特第一准则的满足奈奎斯特第一准则的H H( ( ) )有很多种，容易想到的一种有很多种
34、，容易想到的一种极限情况，就是极限情况，就是H H( ( ) )为理想低通型，即为理想低通型，即ssSTTTH, 0,)(电子信息工程学院通信原理346.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性它的冲激响应为它的冲激响应为 由图可见，由图可见，h h( (t t) )在在t t = = kTkTs s (k (k 0) 0)时有周期性零点，当时有周期性零点，当发送序列的时间间隔为发送序列的时间间隔为T Ts s时，正好巧妙地利用了这些零点。只时，正好巧妙地利用了这些零点。只要接收端在要接收端在t t = = kTkTs s时间点上抽样，就能实现无码间串扰。时间点上抽样，就能
35、实现无码间串扰。)/(sin)(SSSTtSatTtTth电子信息工程学院通信原理356.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性由理想低通特性还可以看出，对于带宽为由理想低通特性还可以看出，对于带宽为的理想低通传输特性：的理想低通传输特性：若输入数据以若输入数据以R RB B = 1/ = 1/T Ts s波特的速率进行传输，则在抽样时刻上波特的速率进行传输，则在抽样时刻上不存在码间串扰。不存在码间串扰。若以高于若以高于1/1/T Ts s波特的码元速率传送时，将存在码间串扰。波特的码元速率传送时，将存在码间串扰。通常将此带宽通常将此带宽B B称为称为奈奎斯特带宽，将，将
36、R RB B称为称为奈奎斯特速率。 此基带系统所能提供的最高频带利用率为此基带系统所能提供的最高频带利用率为 但是，这种特性在物理上是无法实现的；并且但是，这种特性在物理上是无法实现的；并且h h( (t t) )的振荡衰减的振荡衰减慢，使之对定时精度要求很高。故不能实用。慢，使之对定时精度要求很高。故不能实用。B=1/ 2 (Hz)ST)/(2/HzBBRB电子信息工程学院通信原理366.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 余弦滚降特性余弦滚降特性 为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特性的边沿缓
37、慢下降，这称为性的边沿缓慢下降，这称为“滚降滚降”。一种常用的滚降特性是余弦滚降特性，如下图所示：一种常用的滚降特性是余弦滚降特性，如下图所示：只要只要H H( ( ) )在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）呈奇在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）呈奇对称的振幅特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实对称的振幅特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实现无码间串扰传输。现无码间串扰传输。 奇对称的余弦滚降特性电子信息工程学院通信原理376.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 按余弦特性滚降的传输函数可表示为按余弦特性滚降的传输函数可表示为 相应的相应
38、的h h( (t t) )为为 式中，式中， 为滚降系数，用于描述滚降程度。它定义为为滚降系数，用于描述滚降程度。它定义为SSSSSSSSTTTTTTTTH)1 (, 0)1 ()1 (),(2sin1 2)1 (0,)( 2 22sin/cos/14/SSSSt Tt Th tt TtT/Nff电子信息工程学院通信原理386.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性其中，其中，f fN N 奈奎斯特带宽，奈奎斯特带宽， f f 超出奈奎斯特带宽的扩展量超出奈奎斯特带宽的扩展量 几种滚降特性和冲激响应曲线几种滚降特性和冲激响应曲线 滚降系数滚降系数 越大，越大，h h( (
39、t t) )的拖尾衰减越快的拖尾衰减越快 滚降使带宽增大为滚降使带宽增大为 余弦滚降系统的最高频带利用率为余弦滚降系统的最高频带利用率为 /Nff(1)NNBfff22Bd/Hz(1)(1)NBNfRBf电子信息工程学院通信原理396.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性当当 =0=0时，即为前面所述的理想低通系统；时，即为前面所述的理想低通系统；当当 =1=1时，即为升余弦频谱特性，这时时，即为升余弦频谱特性，这时H H( ( ) )可表示为可表示为其单位冲激响应为其单位冲激响应为 ssssTTTTH2, 02),2cos1 (2)(2241cossin)(ssssT
40、tTtTtTtth电子信息工程学院通信原理406.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性由上式可知，由上式可知， 1 1的升余弦滚降特性的的升余弦滚降特性的h h( (t t) )满足抽样值上无串满足抽样值上无串扰的传输条件，且各抽样值之间又增加了一个零点，而且它的扰的传输条件，且各抽样值之间又增加了一个零点，而且它的尾部衰减较快尾部衰减较快( (与与t t2 2 成反比成反比) )，这有利于减小码间串扰和位定时，这有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。但这种系统所占频带最宽，是理想低通系统的误差的影响。但这种系统所占频带最宽，是理想低通系统的2 2倍，因而频带利用率为倍
41、，因而频带利用率为1 1波特波特/ /赫，是二进制基带系统最高利用赫，是二进制基带系统最高利用率的一半。率的一半。应当指出，在以上讨论中并没有涉及应当指出，在以上讨论中并没有涉及H H( ( ) )的相移特性。实际上它的相的相移特性。实际上它的相移特性一般不为零，故需要加以考虑。然而，在推导奈奎斯特第一准移特性一般不为零，故需要加以考虑。然而，在推导奈奎斯特第一准则公式的过程中，我们并没有指定则公式的过程中，我们并没有指定H H( ( ) )是实函数，所以，该公式对于是实函数，所以，该公式对于一般特性的一般特性的H H( ( ) )均适用。均适用。2241cossin)(ssssTtTtTtT
42、tth电子信息工程学院通信原理41小结小结v6.6.2 2 基带传输的常用码型基带传输的常用码型 1B1T1B1T码：码：AMIAMI、HDB3HDB3 1B2B1B2B码：双相码码：双相码电子信息工程学院通信原理42小结小结v6.3 6.3 数字基带信号传输与码间串扰数字基带信号传输与码间串扰抽样判决0000()( )()()sknsRsn kr kTta h ta hkn TtnkTt系统方框图系统模型数学表达式接接 收收滤滤波波器器抽抽 样样判判决决器器信信道道信信号号形形成成器器信信道道基基带带脉脉冲冲基基带带脉脉冲冲输输入入输输出出同同步步提提取取噪噪声声电子信息工程学院通信原理43
43、小结小结 基带系统的各点波形示意图基带系统的各点波形示意图输入信号 码型变换后 传输的波形 信道输出 接收滤波输出 位定时脉冲恢复的信息 错误码元 电子信息工程学院通信原理44小结小结v6.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 无无ISIISI的时域条件的时域条件 无无ISIISI的频域条件（奈奎斯特第一准则）的频域条件（奈奎斯特第一准则）为其他整数kkkThs, 00, 1)(iSsTTiH)2(ST电子信息工程学院通信原理45小结小结v6.4 6.4 无码间串扰的基带传输特性无码间串扰的基带传输特性 无无ISIISI的基带传输特性的基带传输特性 理想低通系统理想低通系统 余弦滚降系统余弦滚降系统ssSTTTH, 0,)(
