1、6.0 引言引言 数字基带传输系统和数字频带传输系统数字基带传输系统和数字频带传输系统1.在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用了这在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用了这 种传输方式种传输方式；2.频带传输系统中同样存在着基带信号传输问题频带传输系统中同样存在着基带信号传输问题；3.如果把调制与解调过程看作是广义信道的一部分，则任何如果把调制与解调过程看作是广义信道的一部分，则任何 数字传输系统均可等效为基带传输系统数字传输系统均可等效为基带传输系统。研究的意义：研究的意义：数字信号的传输方式数字信号的传输方式：第六章第六章 数字信号的基带传输数字信号的基带传输信道信号形成
2、器信道信号形成器:亦即发端滤波器，用于把发端的信号转换为亦即发端滤波器，用于把发端的信号转换为 适合在信道中传输的基带信号适合在信道中传输的基带信号。信道：信道：允许基带信号通过的媒质。信号的通道。允许基带信号通过的媒质。信号的通道。接收滤波器：接收滤波器：通过信号，尽可能地抑制噪声和干扰。通过信号，尽可能地抑制噪声和干扰。抽样判决：抽样判决：在噪声背景下判定与再生基带信号在噪声背景下判定与再生基带信号。抽样：抽样：用位同步信号对接收信号进行逐个抽样。用位同步信号对接收信号进行逐个抽样。判决：判决：消除噪声积累，根据消除噪声积累，根据门限电平门限电平再生基带信号。再生基带信号。信道信号信道信号
3、形成形成器器信道信道接接 收收滤波器滤波器抽抽 样样判判 决决基带信号输入基带信号输入噪声噪声n(t)基带信号输出基带信号输出定时定时 门限门限 d一一、基带传输系统模型基带传输系统模型：6.1 数字基带信号形式数字基带信号形式 数字基带信号就是消息代码的电压或电流表示形式数字基带信号就是消息代码的电压或电流表示形式单极性不归零码单极性不归零码双极性不归零码双极性不归零码单极性归零码单极性归零码双极性归零码双极性归零码(5)差分波形差分波形(相对码波形相对码波形)-利用相邻码元的电平变化传递信息利用相邻码元的电平变化传递信息。规则：规则：遇遇“1”1”相邻码元电平变化相邻码元电平变化；遇遇“0
4、”0”相邻码元电平不变化相邻码元电平不变化。（反之亦可反之亦可）特点：特点：波形在形式上与单极性或双极性波形相同，但代表的信息波形在形式上与单极性或双极性波形相同，但代表的信息 符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位 变化有关变化有关。+E-E 1 0 1 0 0 1 1(6)多电平波形多电平波形如：四电平波形如：四电平波形(与两个二进制符号对应与两个二进制符号对应)00+3E 01+E 10-E 11-3E 以上都是一个二进制符号对应一个脉冲。实际上还存在以上都是一个二进制符号对应一个脉冲。实际上还存在多于多于一个的二进制符号对应
5、一个脉冲一个的二进制符号对应一个脉冲的情形，称这种波形为多值波的情形，称这种波形为多值波形或者多电平波形。形或者多电平波形。01 00 11 10 01 11 00+3E+E-E-3E好处好处：？：？代价代价：？：？二、二、基带传输的常用码型基带传输的常用码型（1）能从其相应的基带信号中获取定时信息能从其相应的基带信号中获取定时信息；（2）其相应的基带波形无直流分量和只有很小的低频分量其相应的基带波形无直流分量和只有很小的低频分量；（3）能适应信息源的变化能适应信息源的变化-不受信息源统计特性的影响不受信息源统计特性的影响；（4）传输效率要高传输效率要高；（5）具有内在的检错能力具有内在的检错
6、能力。对传输码型的要求：对传输码型的要求：例：例：信码信码 an：1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI:+1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0-1 0+1 特点：特点：(1)无直流分量和仅有小的低频分量无直流分量和仅有小的低频分量；(2)二电平二电平三电平三电平1B/1T码码(一个二进制符号变换成一一个二进制符号变换成一 个三进制符号所构成的码个三进制符号所构成的码)；(3)易于检错易于检错(极性交替否极性交替否？)；(4)编、译码简单编、译码简单；(5)当出现长的连当出现长的连0串串时，不利于定时信息的提取时，不利于定时信息的提取。1.AMI码（码（传号交
7、替反转码传号交替反转码)编码规则：编码规则：传号传号(“1”)极性交替，空号极性交替，空号(“0”)不变不变（1）先把消息代码变成先把消息代码变成AMI码码，当无当无4个或个或4个以上连个以上连“0”码时码时，则该则该AMI码就码就是是HDB3码码。（2）当出现当出现4个或个或4个个以上连以上连0码时码时，则将每则将每4个连个连“0”小段的第小段的第4个个“0”变换成变换成“非非0”码码的极性的极性破坏符号破坏符号V，当信码序列中加入破坏符号以后，当信码序列中加入破坏符号以后，非零符号和非零符号和V符符号各自极性交替；号各自极性交替；（3）若若V符号不极性交替符号不极性交替，则在四个连，则在四
8、个连“0”码的第一个码的第一个“0”码位置上加一个码位置上加一个与前面非零码极性相反的符号与前面非零码极性相反的符号B；（4）将将B符号以后的非零符号的极性从符号以后的非零符号的极性从V符号以后极性极性交替。符号以后极性极性交替。例例(a)代码代码：0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 (b)AMI码码：0+1 0 0 0 0-1+1 0 0 0 0 0 -1 0+1 (c)加加V：0+1 0 0 0+V-1+1 0 0 0+V 0 -1 0+1 (d)插插B符号符号 0+1 0 0 0+V-1+1 B 0 0-V 0 -1 0+1 (e)调整调整 0+1 0 0 0
9、+V-1+1-B 0 0 -V 0 +1 0-1 (f)HDB3：0+1 0 0 0+1-1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0-12 HDB3码码编码规则：编码规则：编码规则：编码规则：先分组，再编码。先分组，再编码。先将二进制代码划分成先将二进制代码划分成2 2个码元一组的码组个码元一组的码组 序列，再把每一码组编成两个三进制数字（序列，再把每一码组编成两个三进制数字（+-0+-0）。因因两位三进制数字共有两位三进制数字共有9 9种状态种状态，故可灵活选择其中的，故可灵活选择其中的4 4种状态。种状态。下表列出了其中使用最广的格式。下表列出了其中使用最广的格式。3.3.PST码码 -成对
10、选择三进码成对选择三进码 编码步骤：编码步骤：1 1）先分组先分组；2 2）对对01、10进行进行“+”+”、“-”-”模模式交替以避免直流漂移式交替以避免直流漂移；3 3）编码编码。例：例：an：0 0 0 0，1 0 1 0，1 1 1 1，0 1 0 1，1 0 1 0，1 1 1 1，0 0 0 0，1 01 0 +-+-PST：-+0 +-0 -+0 +-+-0-+0 +-0 -+0 +-+-0特点：特点：1 1）无直流分量；无直流分量；2 2）连连0 0不超过不超过2 2个，能提供足够的定时信息；个，能提供足够的定时信息；3 3）编码简单，但在识别时需提供编码简单，但在识别时需提供
11、“分组分组”信息，即需要信息，即需要 建立帧同步建立帧同步 4 4）三电平三电平。4.Manchester码码又称双相码、分相码。是对每个二进制代码分别利用两个又称双相码、分相码。是对每个二进制代码分别利用两个具有具有2 2个不同相位的二进制新码去取代的码。个不同相位的二进制新码去取代的码。1B2B编码规则：编码规则：1 1 0 (1 1 0 (相位的一个周期方波相位的一个周期方波)0 0 1 (0 0 0 1 (0 相位的一个周期方波相位的一个周期方波)Ts/2Ts/2Ts/2Ts/2例例:an：1 0 1 1 0 0 1 双相码双相码：1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0
12、特点：特点：1 1）无直流分量；无直流分量；2 2）连连0 0串最多为串最多为2 2个；个；3 3）只使用两个电平；只使用两个电平；4 4）编、解码简单；编、解码简单；5 5）占用带宽宽；占用带宽宽；6 6）含足够的定时信息含足够的定时信息。特点特点:(1)无直流分量无直流分量；(2)连连0串最多为串最多为3个个（1.5个个Ts）；）；(3)二电平。跃变多，含丰富的定时信息二电平。跃变多，含丰富的定时信息。5.CMI码码-传号反转码的简称传号反转码的简称。编码规则：编码规则：1 1 11 1 1或或0 00 0，要交替要交替 0 0 1 0 0 1 固定固定（一个周期的方波一个周期的方波）不同
13、于不同于AMI（传号交替反转传号交替反转）:用双码表示用双码表示“1”、“0”；二；二电平电平。例例：an：1 0 1 1 0 1 CMI：1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 06.5B6B码码：用用6位位2进制码表示进制码表示5位位2进制码进制码。6位位2进制码，平衡码字（进制码，平衡码字（3个个1，3个个0）有）有20个，其余为非平衡码个，其余为非平衡码5位位2进制码，共进制码，共32个，其中个，其中20个用平衡码字表示，剩余的个用平衡码字表示，剩余的12个个用非平衡码字表示，交替用正负模式表示。用非平衡码字表示，交替用正负模式表示。输入码字输入码字 正模式正模式 负模式负模式 0
14、 010111 101000 9 010011 010011 16 011101 100010 31 111010 000101举例：举例：光纤传输码型光纤传输码型补充作业补充作业：1、设二进制序列为、设二进制序列为110010001110，试画出单极性，试画出单极性归零码，归零码，差分码，八电平码，和差分码，八电平码，和CMI码波形；码波形；2、设二进制序列为、设二进制序列为1000000000101写出写出AMI码和码和HDB3码。码。三、数字基带信号的功率谱三、数字基带信号的功率谱波形波形 g1(t)“0”；波形；波形g2(t)“1”;码元间隔为码元间隔为Tb(或或Ts)码元宽度码元宽度
15、，实际上基带信号通常实际上基带信号通常都是一个随机的脉冲序列都是一个随机的脉冲序列 码码发发码码发发码码发发以以概概率率码码发发以以概概率率 )(),()(/1011101021bbbnnTtgnTtgnTtgPPa式中式中an-第第n个码元（符号）的电平值，它是一个随机量：个码元（符号）的电平值，它是一个随机量：)()(bnnnTtgats )()(bnnnTtgats 或或基带信号可表示成基带信号可表示成：2.数字基带信号的双边功率谱数字基带信号的双边功率谱P s()：其中：其中：G1(f)g1(t),G2(f)g2(t)(1)由由g1(t)、g2(t)、p及及Tb 就可确定随机脉冲序列功
16、率谱了；就可确定随机脉冲序列功率谱了；(2)随机脉冲序列功率谱包括两部分：连续谱和离散谱。随机脉冲序列功率谱包括两部分：连续谱和离散谱。连续谱连续谱确定带宽；离散谱确定带宽；离散谱确定是否能直接提取码元同步信息确定是否能直接提取码元同步信息;(3)连续谱始终存在连续谱始终存在g1(t)g2(t)；离散谱不一定存在，例：双极性、等概；离散谱不一定存在，例：双极性、等概；(4)上述公式并未约束上述公式并未约束g1(t)、g2(t)波形。有、无某个波形；三角波形。有、无某个波形；三角波、升余弦波；也可以不是基带波形，而是数字调制波形。波、升余弦波；也可以不是基带波形，而是数字调制波形。-上述分析方法
17、同样可确定调制波形的功率谱密度。上述分析方法同样可确定调制波形的功率谱密度。221221211)()()()()()()()()()(fGfGPPfmffmfGPmfPGfPPPbbbbnbuVs 以矩形脉冲构成的基带信号为例，以矩形脉冲构成的基带信号为例，例例1 1 单极性单极性NRZ信号的功率谱，假定信号的功率谱，假定 p=1/2。0)(1tg)()(2tgtg对于单极性对于单极性NRZ信号，有信号，有:)()/()()()(bbbbfTSaTTSaTfGfGfG 2021)()()()()()()()(bbbnbbsmffmfGPmfPGffGfGPPfP 221222111则：则：)(
18、)()(ffTSaTPbbs41412 结论结论:（1）单极性单极性NRZ信号的功率谱只有信号的功率谱只有连续谱连续谱和和直流直流分量。分量。（2）由离散谱仅含直流分量可知，单极性由离散谱仅含直流分量可知，单极性NRZ信号的功率谱信号的功率谱不含可用于提取同步信息的不含可用于提取同步信息的 fb 分量。分量。（3）由连续分量可方便求出单极性由连续分量可方便求出单极性NRZNRZ信号的功率谱的信号的功率谱的带宽带宽近似为近似为（Sa函数第一零点）：函数第一零点）：B1/Tb)()()(ffTSaTPbbs41412 (4)p1/2时，上述结论依然成立。时，上述结论依然成立。零点带宽或主瓣带宽零点
19、带宽或主瓣带宽:bTB11 例例2 求双极性求双极性NRZ信号的功率谱，假定信号的功率谱，假定 p=1/2。解：解：对于双极性对于双极性NRZ信号，有：信号，有：则则)()()(21tgtgtg)()2/()()()(21bbbbfTSaTTSaTfGfGfG当当p=1/2，得双极性得双极性NRZ信号的功率谱密度为信号的功率谱密度为2()()xbbPT SafT212212()(1)()()()(1)()()xbbbbbmPf pp G fG ffpG mfp G mffmf结论：结论：(1)双极性双极性NRZ信号的功率谱信号的功率谱只有连续谱只有连续谱，不含任何离散分量。不含任何离散分量。特
20、别是特别是不含可用于提取同步信息的不含可用于提取同步信息的 fb 分量分量。(3)p1/2时时，双极性，双极性NRZ信号的功率谱将含有直流分量，其特信号的功率谱将含有直流分量，其特点与单极性点与单极性NRZ信号的功率谱相似信号的功率谱相似。Why？2()()xbbPT SafT(2)双极性双极性NRZ信号的功率谱的带宽同于单极性信号的功率谱的带宽同于单极性NRZ信号，为信号，为：零点带宽或主瓣带宽零点带宽或主瓣带宽:bTB11 例例3 求单极性求单极性RZ信号的功率谱，假定信号的功率谱，假定p=1/2。对于单极性对于单极性RZ信号，有信号，有0)(1tg)()(2tgtg)()/()()()(
21、fSaTSaTfGfGfGbb 2021 nbbababbbnbbxmffmfSf fSfmffmfGffGfP)()()()()()()(2222222241414141B1(2)由连续谱可求出单极性由连续谱可求出单极性RZ信号的功率谱的带宽近似为：信号的功率谱的带宽近似为：结论结论:(1)单极性单极性RZ信号的功率谱不但信号的功率谱不但有连续谱有连续谱，而且在还，而且在还存在存在离散谱。可直接可用于提取同步信息的分量。离散谱。可直接可用于提取同步信息的分量。(3)p1/2时，上述结论依然成立。时，上述结论依然成立。例例4 求双极性求双极性RZ信号的功率谱，假定信号的功率谱，假定p p=1/
22、2=1/2。对于双极性对于双极性RZ信号，有信号，有)()()(21tgtgtg则：则：)()()()()()()()(bbbnbbsmffmfGPmfPGffGfGPPfP 221222111)()/()()()(fSaTSaTfGfGfGbb 221)()(fSfPabs22 则则：结论：结论：(1)双极性双极性RZ信号的功率谱信号的功率谱只有连续谱只有连续谱，不含任何离散分量。，不含任何离散分量。特别是特别是不含可用于提取同步信息的不含可用于提取同步信息的 fb 分量分量。(2)双极性双极性NRZ信号的功率谱的带宽同于单极性信号的功率谱的带宽同于单极性RZ信号，为信号，为：(3)p1/2
23、时，双极性时，双极性RZRZ信号的功率谱将含有离散分量，其特信号的功率谱将含有离散分量，其特点与单极性点与单极性RZ信号的功率谱相似信号的功率谱相似。)()(22fSfPabx零点带宽或主瓣带宽零点带宽或主瓣带宽:B1 作业：作业：64、666.2 基带脉冲传输与码间干扰基带脉冲传输与码间干扰一、基带传输系统模型一、基带传输系统模型接收波形接收波形限幅门限限幅门限t t(a)(a)t t(c)(c)图图 基带信号识别过程基带信号识别过程抽样脉冲抽样脉冲(b)(b)二二 码间干扰及其抑制码间干扰及其抑制 码间干扰产生的原因码间干扰产生的原因 数字信号是一个时间的受限的信号，当它通过一个带宽有限的
24、系数字信号是一个时间的受限的信号，当它通过一个带宽有限的系统后，其时间变得无限时间弥散效应，从而对其它码元的判决统后，其时间变得无限时间弥散效应，从而对其它码元的判决产生影响。产生影响。1 1、系统的带宽有限、系统的带宽有限2 2、多径效应、多径效应3 3、传输速率的增加、传输速率的增加分析分析-码间干扰码间干扰设与输入码元序列设与输入码元序列 an 对应的基带信号为对应的基带信号为d(t)，则则H H ()=G()=GT T()()C C ()()G GR R ()()为为做原理分析，将其视作冲激序列。其中符号做原理分析，将其视作冲激序列。其中符号a an n取值为取值为0 0、1 1或或-
25、1-1、+1+1。总的传输函数总的传输函数-基带传输系统的传输总特性基带传输系统的传输总特性：G GT T()、C C()、G GR R()是发送滤波器、信道、接收滤波器的是发送滤波器、信道、接收滤波器的传输函数。传输函数。snTtnatd)(冲激响应冲激响应：deHthtj)()(21则接收滤波器的输出则接收滤波器的输出(识别点的波形识别点的波形)：nRnbnRbnRtnnTthatnthnTtatnthtdtr*式中式中n R(t)为加性噪声为加性噪声n(t)通过接收滤波器后的波形通过接收滤波器后的波形。对对r(t)的第的第k个码元进行抽样个码元进行抽样抽样时刻抽样时刻t k=kTs：)(
26、)0()()()()(bRnknbnknbRbnbkTnTnkhahakTnTnkhakTrtr第一项第第一项第K个接收波形在抽样时刻个接收波形在抽样时刻t k上的取值，是确定码元上的取值，是确定码元a k信息的依据信息的依据;第二项为第第二项为第k个之外的所有其它的基本波形在第个之外的所有其它的基本波形在第k个抽样时刻上的总合（代个抽样时刻上的总合（代数和），由于数和），由于an是以某种概率出现的，故该值通常是一个随机变量是以某种概率出现的，故该值通常是一个随机变量-其表征其表征除除a k之外其它码元的干扰之外其它码元的干扰-码间干扰码间干扰；第三项为因噪声引起的干扰第三项为因噪声引起的干扰
27、-随机干扰随机干扰。显然，后两项显然，后两项-码间干扰、随机干扰将影响第码间干扰、随机干扰将影响第k个码元的判决。个码元的判决。1f fchff fchH(f)h h(t t)1 1-4 4T T -3 3T T -2 2T T -T T 0 0 T Tb b 2 2Tb 3 3T Tb b 4 4T Tt t(抽抽样样脉脉冲冲)b bb bb bb bb b当传码率为当传码率为f b，即码元间隔即码元间隔T b，可实现判决时刻的无码间干扰传输可实现判决时刻的无码间干扰传输无码间干扰的奈奎斯特准则无码间干扰的奈奎斯特准则1、理想低通系统理想低通系统在理想低通条件下实现无码间干扰的最大传输速率在
28、理想低通条件下实现无码间干扰的最大传输速率：chbff2或者说当信号的传输速率一定时，它在信道中的最小传输带宽为或者说当信号的传输速率一定时，它在信道中的最小传输带宽为bchff21最小理论传输带宽最小理论传输带宽：先看两个例子先看两个例子理想低通系统的特点：理想低通系统的特点：频带利用率：频带利用率：1、具有理想低通传输特性的系统能够实现无码间干扰，且能够达到具有理想低通传输特性的系统能够实现无码间干扰，且能够达到 性能极限；性能极限；2、理想低通物理是不可实现；理想低通物理是不可实现；3、系统响应系统响应h(t)有有“拖尾拖尾”，衰减慢，定时稍有偏差即会产生，衰减慢，定时稍有偏差即会产生
29、严重的码间干扰。严重的码间干扰。2222 /bbbbffff传传输输带带宽宽传传信信率率传传输输带带宽宽传传码码率率为二进制基带传输的最高频带利用率！为二进制基带传输的最高频带利用率！注意带宽的定义：注意带宽的定义：1.最小传输带宽（奈奎斯特带宽）：最小传输带宽（奈奎斯特带宽）：bchff21 B1 2.主瓣带宽（零点带宽）：主瓣带宽（零点带宽）：2 升余弦滚降低通特性升余弦滚降低通特性其它，02),2cos1(2)(bTTTHbb ssssTtTtTtTtth22241cossin频域特性频域特性时域特性时域特性1.升余弦波形在抽样点处码间干扰为升余弦波形在抽样点处码间干扰为0，可实现无码间
30、干扰的传输，可实现无码间干扰的传输2.波形的拖尾振荡起伏减小，因定时引起的码间干扰降低；波形的拖尾振荡起伏减小，因定时引起的码间干扰降低；3.频带利用率下降。频带利用率下降。)10(112www)1(传输带宽传输带宽：W c hW2 W1 f b/2)1(w1w2fH(f)升余弦升余弦理想低通理想低通升余弦滚降特性升余弦滚降特性频带利用率：频带利用率：）（传输带宽传信率122/1bbff抽样点无码间干扰的条件抽样点无码间干扰的条件时域条件：时域条件：，k为其它整数为其它整数常数常数，k0hK ThK Ttthbb0)0()()(01bkTh0kk 为其它整数为其它整数即即 的值除的值除 时不为
31、零外时不为零外,在其他所有抽样点上的值均为零在其他所有抽样点上的值均为零 th0t deHthtj21 deHkThbkTjb21把上式的积分区间用频率间隔把上式的积分区间用频率间隔 分割，可得分割，可得:bbTw2 nTnTnjwkTbbbbdwewHkTh/12/1221令令:bbTnwwTnww22当当bbTwTnw)12(奈奎斯特准则的推导奈奎斯特准则的推导:thbkT抽样点上无码间串扰抽样点上无码间串扰，就是对于就是对于 在时刻在时刻 抽样值应满足抽样值应满足:2221dweeTnwHkThnkjkTjwnTTbbbbb dweTnwHbbbjwkTnTTb 221dweTnwHTT
32、bbbjwkTnTTbbb 212可以看出可以看出 是是 的指数型傅里叶级数的系数的指数型傅里叶级数的系数bkThbbTnwHT21即即:kjwkTbnbbbekThTnwHT21bTw在在01bkTh0k0k要求下要求下:有有:121nbbTnwHTbTw频域傅里叶级数展开式频域傅里叶级数展开式:02 njneCF 2/02/00201deFCnjn00020TTnjTdeFT002T时域傅里叶级数展开式时域傅里叶级数展开式:tjnwneCtf1 dtetfTCtjnwTTn1112/2/11附：附：bbnbTTTnH,)2(其中其中为等效理想低通为等效理想低通bibbbeqTTTTnHH,
33、0,)2()(无码间干扰的奈无码间干扰的奈奎斯特第一准则奎斯特第一准则bnbTTnH,)2(常数物理意义物理意义：将将H(f)移位移位if b(i=0、1、2、)再相加而形成的，因而再相加而形成的，因而该该式成立与否，只要检查在区间式成立与否，只要检查在区间（-fb/2，fb/2）上式否能叠加出一根水平直上式否能叠加出一根水平直线（即为某常数），是否为线（即为某常数），是否为T b倒不是必须的倒不是必须的。2,)(bnbnH常数或或2,)(bnbffnffH常数或或例例:设系统的传输特性设系统的传输特性H(w)如图所示如图所示:(1)证明此系统可以构成无码间串扰系统证明此系统可以构成无码间串扰
34、系统；(2)求系统最高传输速率及频带利用率求系统最高传输速率及频带利用率。解解:(1)若传码率为若传码率为bwT2(2)若传码率若传码率Twb/4 0144)4()(101TwHwHTwHnTwHwHneqTw2其它其它频带利用率为频带利用率为122TT波特波特/HZT2T4T2T4)(HT2T4T2T4)(HT6T6TTT2T4T2T4)(HT6T6频带利用率：频带利用率：2/2/4TT波特波特/HZ可以实现无码间干扰传输可以实现无码间干扰传输可以实现无码间干扰传输可以实现无码间干扰传输设基带系统总的传输特性为设基带系统总的传输特性为H(w),若以若以 波特的速率进行数据波特的速率进行数据传
35、输，试检验下图所示的各种特性能否消除抽样点上的码间干扰传输，试检验下图所示的各种特性能否消除抽样点上的码间干扰bfT2TT)(HT3T3)(HT2T2)(H升余弦升余弦T4T4)(H三角形三角形作业：作业：6-10，6-11，6-12，6-13，6-14，6-156.3 部分响应技术部分响应技术xx/sin提出提出：对于理想低通特性的系统，其冲激响应对于理想低通特性的系统，其冲激响应 波形的特点是频谱窄，波形的特点是频谱窄，而且能达到理想上的极限频带利用率而且能达到理想上的极限频带利用率(2波特波特/Hz)；但缺点是第一个零点但缺点是第一个零点以后的拖尾振荡幅度大，收敛慢，从而对定时要求十分严
36、格。若定时稍有偏差，以后的拖尾振荡幅度大，收敛慢，从而对定时要求十分严格。若定时稍有偏差，则极易引起严重的码间干扰；则极易引起严重的码间干扰；采用等效理想低通传输特性，例如采用升余弦特性，虽然减小了尾巴的采用等效理想低通传输特性，例如采用升余弦特性，虽然减小了尾巴的振荡，对定时也可以放松要求，可是所需要的频带却加宽了，降低了系统频振荡，对定时也可以放松要求，可是所需要的频带却加宽了，降低了系统频带利用率带利用率 。21 目的：目的：寻找一种系统，既能达到最高的频带利用率，又能使寻找一种系统，既能达到最高的频带利用率，又能使”尾尾 巴巴”衰减减小、收敛快的特点衰减减小、收敛快的特点。我们让两个间
37、隔为一个码元时间我们让两个间隔为一个码元时间T b 的的 波形相加波形相加xx/sin bbbbbbbbbbTtTtTtTTtTTtTTtTtg24142222c co os ss si in ns si in n与与 成反成反比比2t实现：实现：bbbbTTwTTG,c co os s022(2)系统频带宽度为系统频带宽度为 ，码元间隔仍为码元间隔仍为 ，频带利用率为频带利用率为2波特波特/Hz.bT/bT(3)g(t)波形在波形在t 较大时按较大时按 衰减衰减。21 t/,设设输入的二进制码元序列为输入的二进制码元序列为 并设并设 的取值为的取值为+1及及-1(或或1、0)接收波形接收波形
38、g(t)在相应抽样时刻上获得的值在相应抽样时刻上获得的值 可以下式确定可以下式确定：kakakC11 kkkkkkaCaaaC或或,(1)当传码率为当传码率为f b 时可以实现无码间干扰传输；时可以实现无码间干扰传输；引起误码传播引起误码传播11 kkkkkkacaaac,ka0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 kC1 1 1 2 1 0 0 1 11 0 1 1 0 0 0 1 0被恢复的被恢复的 ka1 1 0 2 1 0 0 1 1若传输中有错误若传输中有错误 kC ka则恢复出的则恢复出的 0 1 0 0 2 -1 1 -1 2 -1 可见，该码元以后的全部码元都发生了错误，即只要
39、传输中发生一可见，该码元以后的全部码元都发生了错误，即只要传输中发生一个错误个错误,就回影响相继以后的所有码元的判决就回影响相继以后的所有码元的判决)误码传播。误码传播。为了为了克服误码传播克服误码传播，对信息序列首先进行，对信息序列首先进行预编码预编码，然后再进行部分，然后再进行部分响应编码响应编码(相关编码相关编码)：预编码，预编码，消除误码传播消除误码传播相关编码，实现部分响应相关编码，实现部分响应1 kkkbab1 kkkbbC部分相应编码部分相应编码：kkkkkkabbbbC12mod12mod ka1 0 1 1 0 0 0 1 0 kb0 1 1 0 1 1 1 1 0 0kC正
40、确正确1 2 1 1 2 2 2 1 0ka恢复恢复1 0 1 1 0 0 0 1 0 kC有一错误有一错误1 2 1 0 2 2 2 1 0ka恢复恢复1 0 1 0 0 0 0 1 0ka理想理想低通低通bTkbkCka理想理想低通低通bTbTkbkC包括预编码和相关编码的第一类部分响应系统包括预编码和相关编码的第一类部分响应系统对于一般情况对于一般情况:bbbbNbbbbbbTNtTTNtTRTtTTtTRtTtTRtg11sinsinsin21 01)1(NmTmjwmbbeRTwGbTwbTw显然显然G(w)在频域在频域 之内才有非零值之内才有非零值bbTT,不同的不同的R m (m
41、=1,2,3.N)将有不同的相关编码形式将有不同的相关编码形式.目前常用的部分响应波形有五类目前常用的部分响应波形有五类:1R2R5R4R3R1 11 2 10 12 1 -11 0 -1-1 0 2 0 -1二进制输入时二进制输入时c ck电平数电平数235535设设 与与 为为L进制进制kakb1121NkNkkkbRbRbRa模模L相加相加预编码预编码:1121NkNkkkbRbRbRC相关编码相关编码:kLNkNkkLkabRbRbRCmod1121mod模模L L处理处理:部分响应技术的特点：部分响应技术的特点：1)可使输出波形可使输出波形”拖尾拖尾”衰减增大和收敛快，对定时要求松衰
42、减增大和收敛快，对定时要求松；2)能实现基带信号频谱结构的变化能实现基带信号频谱结构的变化；3)能达到最高频带利用率能达到最高频带利用率2波特波特/HZ；4)是以可靠性下降为代价的是以可靠性下降为代价的。应用：应用：最广泛的是第最广泛的是第类和第类和第类部分响应类部分响应。第一类的频谱能量主要集中在低频段，适用于传输系统中信道频带第一类的频谱能量主要集中在低频段，适用于传输系统中信道频带高端严重受限的情况；第四类部分响应信号具有无直流分量且低频分量高端严重受限的情况；第四类部分响应信号具有无直流分量且低频分量很小的特点很小的特点。第四类部分响应系统的编码第四类部分响应系统的编码:22kkkkk
43、kbbCbabka低通低通bT2kbkC相减相减半正弦半正弦2/bff)(fG0串并串并转换转换D/A5.0升余弦升余弦滤波器滤波器基带基带信道信道8PAM信号信号BR二进制序列二进制序列bR1、二进制输入速率、二进制输入速率Rb为为9600bit/s，经串并变换成，经串并变换成3个并行支路的序列，再通过个并行支路的序列，再通过D/A变换输出变换输出8PAM信号，然后经过信号，然后经过 升余弦滤波器进行无码间干扰传输，升余弦滤波器进行无码间干扰传输，(1)确定确定8PAM信号的符号速率信号的符号速率RB；(2)基带信道的频率范围是多少？该系统的频带利用率是多少基带信道的频率范围是多少？该系统的
44、频带利用率是多少(bit/s/Hz)50.补充题：补充题：2.一个低通滤特性信道的截至频率为一个低通滤特性信道的截至频率为6KHz;(1)若发送信号采用若发送信号采用8电平基带信号，求无码间干扰的最高信息传输速率；电平基带信号，求无码间干扰的最高信息传输速率；(2)若发送采用若发送采用3电平第一类部分响应信号，求无码间干扰的最高信息速率；电平第一类部分响应信号，求无码间干扰的最高信息速率；(3)若发送信号采用若发送信号采用 的升余弦滚降频谱信号，请问在此信道如何实现的升余弦滚降频谱信号，请问在此信道如何实现24Kbps无码间干扰的信息传输无码间干扰的信息传输?50.带宽带宽总结：总结：部部分分
45、响响应应系系统统，升升余余弦弦滚滚降降系系统统，理理想想低低通通系系统统带带宽宽BBBRRRB212121,串并串并转换转换基带基带系统系统BRbRB6.4 均衡原理均衡原理提出：提出：实际的基带系统不可能完全满足理想的无失真传输条件，串扰是几乎不实际的基带系统不可能完全满足理想的无失真传输条件，串扰是几乎不可避免的，当串扰造成严重影响时。必须对系统的传输函数进行校正，使其接可避免的，当串扰造成严重影响时。必须对系统的传输函数进行校正，使其接近无失真传输条件，可以采用串接一个滤波器的方法，以补偿整个系统的幅频近无失真传输条件，可以采用串接一个滤波器的方法，以补偿整个系统的幅频和相频特性，这种校
46、正是在频域进行，称为和相频特性，这种校正是在频域进行，称为频域均衡频域均衡。如果直接校正系统的冲。如果直接校正系统的冲激响应，则称为激响应，则称为时域均衡时域均衡。随着数字信号处理理论和超大规模集成电路的发展，。随着数字信号处理理论和超大规模集成电路的发展，时域均衡已成为如今高速数据传输中所使用的主要方法时域均衡已成为如今高速数据传输中所使用的主要方法。一、时域均衡原理一、时域均衡原理时域均衡的方法是在基带信号接收滤波器时域均衡的方法是在基带信号接收滤波器R(w)之后插入一个横向滤波器之后插入一个横向滤波器,它由一个带抽头的延时线构成。抽头间隔等于码元周期，每个抽头延时信号它由一个带抽头的延时
47、线构成。抽头间隔等于码元周期，每个抽头延时信号经加权后送到一个相加电路汇总后输出，其形式与有限冲激响应滤波器经加权后送到一个相加电路汇总后输出，其形式与有限冲激响应滤波器FIR相同，横向滤波器相加输出经抽样送往判决电路，每个抽头的加权系数是可相同，横向滤波器相加输出经抽样送往判决电路，每个抽头的加权系数是可调的，设置可以消除码间串扰的数值调的，设置可以消除码间串扰的数值,假设，假设，(2N+1)个抽头加权系数分别为个抽头加权系数分别为 c-N，c-N+1，c0，.c N ，输入波形的抽样值序列为输入波形的抽样值序列为 ,输出波形的输出波形的抽样值序列为抽样值序列为 kx kyNNkxCyNNi
48、ikik202 ,Tb bTb bTb bTb bc c-N-Nc cN N+x (t)去判决电路去判决电路y (t)Tb bSSSS来自接收滤波器来自接收滤波器c cN-2N-2c cN-1N-1(a)有限长的横向滤波器及其输入、输出脉冲响应波形有限长的横向滤波器及其输入、输出脉冲响应波形x(t)y(t)x x-1 1 x0 0 x1 12 2y-2-2y-1-1 y0 0y1 1y2 2(b)NNTyyyY202,NNTCCCC0,NNNNNNNNNNNxxxxxxxxxxxX0000000000000011211则有：则有：Y=X C输出序列可用输出序列可用矩阵进行计算矩阵进行计算.NN
49、RxCyNNiikik202 ,为为其其它它kkyk,001令令:例例以图示三抽头均衡器为例以图示三抽头均衡器为例设设32343121141101101/,/,/,/,cccxxx其其余余都都为为零零，显然显然，x(t)存在码间干扰。而存在码间干扰。而 1121100111110110211111110011000043iiiiiiiiixcxcxcxcyxcxcxcxcyxcxcxcxcy相加器相加器1c0c1cbTbT)(tx)(ty12131112112/xcyxcy例例:21141101 xxx,假设均衡器采用三抽头横向滤波器假设均衡器采用三抽头横向滤波器,抽头系数为抽头系数为2114
50、1101 CCC,41045016121141210012104112104110041XCY 由上述结果可知，虽然邻近抽样点的码间串扰已校正为零，相隔由上述结果可知，虽然邻近抽样点的码间串扰已校正为零，相隔稍远的抽样时刻却出现了新的串扰，其原因是横向滤波器的抽头数太稍远的抽样时刻却出现了新的串扰，其原因是横向滤波器的抽头数太少。一般来说一个有限抽头的横向滤波器不可能完全消除码间串扰，少。一般来说一个有限抽头的横向滤波器不可能完全消除码间串扰，但当抽头数较多时，可将串扰减少到相当小的程度。但当抽头数较多时，可将串扰减少到相当小的程度。均衡算法及实现均衡算法及实现1.峰值畸变峰值畸变：01kkk
