1、模拟通信部分习题课模拟通信部分习题课通信原理第十六讲通信原理第十六讲数字信号的基带传输数字信号的基带传输基带信号及频谱特性基带信号及频谱特性通信原理第十七讲通信原理第十七讲第六章第六章 数字信号的基带传输数字信号的基带传输 数字基带传输的基本原理数字基带传输的基本原理 数字基带传输的常用码型数字基带传输的常用码型 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性 码间串扰问题码间串扰问题 奈奎斯特第一准则：抽样点无失真奈奎斯特第一准则：抽样点无失真 奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变奈奎斯特第三准则：脉
2、冲波形面积保持不变 数字基带传输的抗噪声性能数字基带传输的抗噪声性能 时域均衡时域均衡 眼图眼图数字基带传输的基本原理数字基带传输的基本原理 数字传输：数字传输：选择一组离散的波形表示数字信息选择一组离散的波形表示数字信息 数字基带传输与数字调制传输数字基带传输与数字调制传输 来自数据终端的原始数据信号，（计算机输出的二进制序列，来自数据终端的原始数据信号，（计算机输出的二进制序列，电传机输出，电传机输出，PCM，M序列等数字信号）序列等数字信号）这些信号往往包这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，称之为含丰富的低频分量，甚至直流分量，称之为数字基带信号数字基带信号。这些信号未经频谱搬
3、移直接在具有低通特性的信道中传输，这些信号未经频谱搬移直接在具有低通特性的信道中传输，称为称为数字基带传输数字基带传输。把频谱调制搬移后的传输，称为。把频谱调制搬移后的传输，称为数字调数字调制（载波、频带）传输制（载波、频带）传输。研究数字基带传输的意义研究数字基带传输的意义 利用对称电缆构成的近程数据通信广泛采用了这种传输方式利用对称电缆构成的近程数据通信广泛采用了这种传输方式 数字基带传输中包含调制传输的许多基本问题，如码间串扰数字基带传输中包含调制传输的许多基本问题，如码间串扰等，采用线性调制的调制传输系统可等效为基带传输系统来等，采用线性调制的调制传输系统可等效为基带传输系统来研究研究
4、数字基带传输的基本原理数字基带传输的基本原理信道信号形成器数字基带信号GT()信道接 收滤波器抽 样判决器同步提取C()GR()n(t)数字基带传输的基本原理数字基带传输的基本原理 信道信号形成器信道信号形成器 通过通过码型变换和波形变换将原始基带信号变换成适合于信道码型变换和波形变换将原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号传输的基带信号，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。间串扰，利于同步提取和抽样判决。接收滤波器接收滤波器 它的主要作用是它的主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的
5、，使输出的基带基带波形有利于抽样判决。波形有利于抽样判决。抽样判决器抽样判决器 它是在传输特性不理想及噪声背景下，在它是在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻规定时刻（由位（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。恢复或再生基带信号。抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取，位抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确与否将直接影响判决效果定时的准确与否将直接影响判决效果数字基带传输的基本原理数字基带传输的基本原理第六章第六章 数字信号的基带传输数字信号的基带传输 数字基带传输
6、的基本原理数字基带传输的基本原理 数字基带传输的常用码型数字基带传输的常用码型 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性 码间串扰问题码间串扰问题 奈奎斯特第一准则：抽样点无失真奈奎斯特第一准则：抽样点无失真 奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变 数字基带传输的抗噪声性能数字基带传输的抗噪声性能 时域均衡时域均衡 眼图眼图选择数字基带传输码型的考虑选择数字基带传输码型的考虑能从基带信号中获取定时信息能从基带信号中获取定时信息占用的带宽尽可能的窄占用的带宽尽可能
7、的窄不受信源统计特性的影响不受信源统计特性的影响尽可能地提高传输码型的传输效率尽可能地提高传输码型的传输效率具有内在的纠错能力具有内在的纠错能力常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码1 1.单单极极性性(N NR RZ Z)2 2.双双极极性性(N NR RZ Z)3 3.单单极极性性归归零零(R RZ Z)4 4.双双极极性性归归零零(R RZ Z)5 5.差差分分码码+E0+E0-E+E0+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1常用数字基带传输码型常用数
8、字基带传输码型 单极性不归零波形（单极性不归零波形（NRZ）有直流分量，无法使用交流耦合的线路和设备有直流分量，无法使用交流耦合的线路和设备 判决电平取判决电平取”1”码电平一半码电平一半,但接收波形振幅、宽但接收波形振幅、宽度受信道影响而变度受信道影响而变,抗干扰性能下降；抗干扰性能下降；位位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序序列或连列或连1序列时没有位同步信息。序列时没有位同步信息。传输时一线接地传输时一线接地,不能用两根芯线都不接地的电缆不能用两根芯线都不接地的电缆 常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码1 1.单单极极
9、性性(N NR RZ Z)2 2.双双极极性性(N NR RZ Z)3 3.单单极极性性归归零零(R RZ Z)4 4.双双极极性性归归零零(R RZ Z)5 5.差差分分码码+E0+E0-E+E0+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 双极性不归零波形（双极性不归零波形（NRZ）“1”、”0”等概出现时，无直流成分等概出现时，无直流成分 判决电平可取判决电平可取”0”，抗干扰能力强于单极性，抗干扰能力强于单极性NRZ 可在不接地的平衡线
10、路上传输可在不接地的平衡线路上传输 位位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序序列或连列或连1序列时没有位同步信息。序列时没有位同步信息。“1”、”0”不等概出现时，有直流分量不等概出现时，有直流分量常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码1 1.单单极极性性(N NR RZ Z)2 2.双双极极性性(N NR RZ Z)3 3.单单极极性性归归零零(R RZ Z)4 4.双双极极性性归归零零(R RZ Z)5 5.差差分分码码+E0+E0-E+E0+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 0
11、0 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 单极性归零波形（单极性归零波形（RZ）脉冲宽度脉冲宽度与码元宽度与码元宽度T之比之比/T称占空比；占空称占空比；占空比小，频带宽；频谱宽度大于比小，频带宽；频谱宽度大于NRZ 提取同步信息较容易；提取同步信息较容易；双极性归零波形（双极性归零波形（RZ）双极性波形的归零形式，除了具有双极性不归零双极性波形的归零形式，除了具有双极性不归零波波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码1 1.单单
12、极极性性(N NR RZ Z)2 2.双双极极性性(N NR RZ Z)3 3.单单极极性性归归零零(R RZ Z)4 4.双双极极性性归归零零(R RZ Z)5 5.差差分分码码+E0+E0-E+E0+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 差分码差分码 这种波形不是用码元本身的电平表示消息代码，这种波形不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，称它为相对码
13、波形。用差分波形传送代码代码，称它为相对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响，特别是在相位调可以消除设备初始状态的影响，特别是在相位调制系统中用于解决载波相位模糊问题。制系统中用于解决载波相位模糊问题。差分码分为差分码分为“1”（传号）差分码和（传号）差分码和“0”（空号）（空号）差分码差分码 差分码有单极性、双极性差分码有单极性、双极性 差分码是消除相位模糊的一种方法，其基带差分码是消除相位模糊的一种方法，其基带传输特性与相应的传输特性与相应的NRZ、RZ相同相同常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码6 6.A AM MI I码码7 7.H HD DB
14、B3 3码码+E0-E+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1+E+E0-E-E0 分分相相码码bi Manchester9 9.M Mi il ll le er r码码1 10 0.C CM MI I码码常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 AMI码（码（Alternate Mark Inversion）编码编码消息代码消息代码 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMI码：码：+1 0 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0-1+1
15、0 0 -1+1 特点特点 由于由于+1与与-1 交替，交替，AMI码的功率谱中不含直流成分，高、码的功率谱中不含直流成分，高、低频分量少，能量集中在频率为低频分量少，能量集中在频率为1/2码速处。码速处。位定时频率分量虽然为位定时频率分量虽然为0，但只要将基带信号经全波整流，但只要将基带信号经全波整流变为单极性归零波形，便可提取位定时信号变为单极性归零波形，便可提取位定时信号 AMI码的编译码电路简单码的编译码电路简单 二进制码转换成（伪）三进制码，二进制码转换成（伪）三进制码，称为称为1B/1T码码 具有一定的检错性能具有一定的检错性能ITU-T建议采建议采用的传用的传输码型输码型之一之一
16、常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码6 6.A AM MI I码码7 7.H HD DB B3 3码码+E0-E+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1+E+E0-E-E0 分分相相码码bi Manchester9 9.M Mi il ll le er r码码1 10 0.C CM MI I码码常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 HDB3码（码（High Density Bipolar code of 3 order）HDB3码是码是AMI码的一种改
17、进型，保持码的一种改进型，保持AMI码的优点而克服码的优点而克服其缺点，其缺点，使连使连“0”个数不超过个数不超过3个。其编码规则为个。其编码规则为：当信码的连当信码的连“0”个数不超过个数不超过3时，仍按时，仍按AMI码的规则编，码的规则编，即传号极性交替；即传号极性交替；当连当连“0”个数超过个数超过3时，则将第时，则将第4个个“0”改为非改为非“0”脉冲，脉冲，记为记为+V或或-V，称之为破坏脉冲。相邻，称之为破坏脉冲。相邻V码的极性必须交码的极性必须交替出现，以确保编好的码中无直流；替出现，以确保编好的码中无直流；为了便于识别，为了便于识别，V码的极性应与其前一个非码的极性应与其前一个
18、非“0”脉冲的脉冲的极性相同，否则，将四连极性相同，否则，将四连“0”的第一个的第一个“0”更改为与该更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或或-B；破坏脉冲之后的传号码极性也要交替破坏脉冲之后的传号码极性也要交替常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码6 6.A AM MI I码码7 7.H HD DB B3 3码码+E0-E+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1+E+E0-E-E0 分分相相码码bi Mancheste
19、r9 9.M Mi il ll le er r码码1 10 0.C CM MI I码码+V-V-B常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 HDB3码编码例：码编码例：信码：信码：1000 0 1000 0 1 1 000 0 l 1 AMI 码：码：-1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3 码：码：-1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V+1 -1 HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单，码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单，每一个破坏符号每一个破坏符号V总是与前一非总是与前一非0符号同极性符号同极性(包括包括B在内在内)。
20、常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型1.00.500.51.0AMIHDB3非归零码归一化功率谱f/fs常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码6 6.A AM MI I码码7 7.H HD DB B3 3码码+E0-E+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1+E+E0-E-E0 分分相相码码bi Manchester9 9.M Mi il ll le er r码码1 10 0.C CM MI I码码常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 数字双相码数字
21、双相码-曼彻斯特（曼彻斯特（Manchester）码）码 编码规则之一：编码规则之一：代码：代码：1 1 0 0 1 0 1 双相码：双相码：10 10 01 01 10 01 10 特点：特点：两电平码两电平码 每码元中间存在电平跳变，定时提取容易每码元中间存在电平跳变，定时提取容易 无直流分量无直流分量 带宽比原来码元大一倍带宽比原来码元大一倍 常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码6 6.A AM MI I码码7 7.H HD DB B3 3码码+E0-E+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00
22、00 00 00 01 10 00 01 1+E+E0-E-E0 分分相相码码bi Manchester9 9.M Mi il ll le er r码码1 10 0.C CM MI I码码常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 密勒码（密勒码（Miller）又称延迟调制码，它可看成）又称延迟调制码，它可看成双相码的一种变形双相码的一种变形 编码规则：编码规则：“1”码用码用“10”或或“01”表示。表示。“0”码分两种码分两种 单个单个“0”不出现电平跳变，且与相邻码元边界处也不跳不出现电平跳变，且与相邻码元边界处也不跳变；对连变；对连“0”时，在两个时，在两个“0”码的边界出现电平跳变，码
23、的边界出现电平跳变，即即“00”与与“11”交替。其最大宽度为交替。其最大宽度为2T 双相码的下降沿正好对应密勒码的跳变沿用双相双相码的下降沿正好对应密勒码的跳变沿用双相码的下降沿去触发双稳态，即可输出密勒码码的下降沿去触发双稳态，即可输出密勒码常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型二二进进制制代代码码6 6.A AM MI I码码7 7.H HD DB B3 3码码+E0-E+E0-E+E0-E100000110000010011 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 01 10 00 01 1+E+E0-E-E0 分分相相码码bi Manchester9
24、 9.M Mi il ll le er r码码1 10 0.C CM MI I码码常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 CMI码（传号反转码）码（传号反转码）编码规则与特点：编码规则与特点：“1”码交替用码交替用“11”与与“00”表示；表示；“0”码用码用“01”表示表示 定时信息丰富，被定时信息丰富，被ITU推荐为推荐为PCM四次群接口码四次群接口码 多进制码多进制码 t0100111001+3E+E0-E-3E常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型 nBmB码及其扩展码及其扩展 nBmB码是把原信息码流的码是把原信息码流的n位二进制码作为一组，编成位二进制码作为一组，编成m位位二进
25、制码的新码组。二进制码的新码组。由于由于mn，新码组可能有，新码组可能有2m种组合，故多出种组合，故多出(2m-2n)种组合。种组合。从中选择一部分有利码组作为可用码组，其余为禁用码组，以从中选择一部分有利码组作为可用码组，其余为禁用码组，以获得好的特性。在光纤数字传输系统中，通常选择获得好的特性。在光纤数字传输系统中，通常选择mn+1，有，有1B2B码、码、2B3B、3B4B码以及码以及5B6B码等，其中，码等，其中，5B6B码型已实码型已实用化，用作三次群和四次群以上的线路传输码型。用化，用作三次群和四次群以上的线路传输码型。在某些高速远程传输系统中，在某些高速远程传输系统中，1B1T码的
26、传输效率偏低。码的传输效率偏低。为此可以将输入二进制信码分成若干位一组，然后用较少位数为此可以将输入二进制信码分成若干位一组，然后用较少位数的三元码来表示，以降低编码后的码速率，从而提高频带利用的三元码来表示，以降低编码后的码速率，从而提高频带利用率。率。4B3T码型是码型是1B1T码型的改进型，它把码型的改进型，它把4个二进制码变个二进制码变换成换成3个三元码。显然，在相同的码速率下，个三元码。显然，在相同的码速率下，4B3T码的信息码的信息容量大于容量大于1B1T，因而可提高频带利用率。，因而可提高频带利用率。4B3T码适用于较码适用于较高速率的数据传输系统，如高次群同轴电缆传输系统。高速
27、率的数据传输系统，如高次群同轴电缆传输系统。常用数字基带传输码型小结常用数字基带传输码型小结能从基带信号中获取定时信息能从基带信号中获取定时信息避免含有直流分量避免含有直流分量占用的带宽尽可能的窄占用的带宽尽可能的窄不受信源统计特性的影响不受信源统计特性的影响尽可能地提高传输码型的传输效率尽可能地提高传输码型的传输效率具有内在的纠错能力具有内在的纠错能力HDB3 AMI Manchester 5B/6B 2B1Q 4B3T等码型有广泛的用途等码型有广泛的用途第六章第六章 数字信号的基带传输数字信号的基带传输 数字基带传输的基本原理数字基带传输的基本原理 数字基带传输的常用码型数字基带传输的常用
28、码型 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性 码间串扰问题码间串扰问题 奈奎斯特第一准则：抽样点无失真奈奎斯特第一准则：抽样点无失真 奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变 数字基带传输的抗噪声性能数字基带传输的抗噪声性能 时域均衡时域均衡 眼图眼图 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性数字基带信号频谱分析的意义数字基带信号频谱分析的意义掌握频带特点（频谱宽度、直流分量，定时分量等）掌握频带特点（频谱宽度、直流分量，定时分量等）确定信道是否与所传信号匹
29、配，确定是否可从信号中提取确定信道是否与所传信号匹配，确定是否可从信号中提取定时信号定时信号 数字基带信号频谱分析的分析方法数字基带信号频谱分析的分析方法数字基带信号是随机的脉冲序列数字基带信号是随机的脉冲序列功率谱来描述它的频谱特性功率谱来描述它的频谱特性随机过程的相关函数去求随机过程的功率随机过程的相关函数去求随机过程的功率(或能量或能量)谱密度谱密度是一种典型的分析广义平稳随机过程的方法。是一种典型的分析广义平稳随机过程的方法。从随机过程功率谱的原始定义为出发点，求出数字随机序从随机过程功率谱的原始定义为出发点，求出数字随机序列的功率谱公式，用这一分析方法分析数字基带信号的频列的功率谱公
30、式，用这一分析方法分析数字基带信号的频谱较为简单谱较为简单 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性基带信号的时域表示：基带信号的时域表示：简化分析的假定条件简化分析的假定条件数字序列只包含两个信号，分别代表数字序列只包含两个信号，分别代表0和和1两个信号统计独立，出现概率分别为两个信号统计独立，出现概率分别为p，1-p)()(SnnnTtgats )()(tStsnn p)-1()(p)()()(21以以概概率率为为以以概概率率为为SSnnTtgnTtgts 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性随机信号随机信号s（t）分解为稳态波和交
31、变波两个部分）分解为稳态波和交变波两个部分稳态波稳态波统计平均值，每玛元统计平均相同，是以周期统计平均值，每玛元统计平均相同，是以周期TS为周期的周期函数为周期的周期函数 v(t)=v(t+Ts)()()1()()(21tvnTtgpnTtpgtvnnnSS 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性随机信号随机信号s（t）分解为稳态波和交变波两个部分）分解为稳态波和交变波两个部分交变波交变波 )1()()()()1()()()()()1()()1()()()(2121221211pnTtgnTtgpnTtgpnTtpgnTtgpnTtgnTtgpnTtgpnTtpgnTtgtuSSSSSS
32、SSSSn以以概概率率以以概概率率)()()()()()()(tvtstututvtstunnnnn ppppanTtgnTtgatunSSnn11)()()(21以以概概率率以以概概率率 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性求稳态波的功率谱密度求稳态波的功率谱密度周期函数的付氏级数展开周期函数的付氏级数展开 nSSnTtgpnTtpgtv)()1()()(21tmfjmmseCtv 2)()(G)1()(G )()1()()()1()()()1()()(121221)(2222121222222SSstmfjsnnTtmfjTnTTnTsnSsTTtmfjstmfjTTSmmfpmf
33、pfdtetgptpgfdtetgptpgfdtnTtgpnTtpgefdtetvTCSSSSSSSSSssSS )()()1()()()(2212SmSSSmSmvmffmfGpmfpGfmffCfP m=0直流分量直流分量m=1定时定时 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度求交变波的功率谱密度功率谱密度的定义为：功率谱密度的定义为：假定截取时间为假定截取时间为T=（2N+1）Ts ，N足够大足够大截取信号的傅立叶变换为：截取信号的傅立叶变换为：TfUEfPTTulim)()(2 STNuTNfUEfPlim)12()()(2 )()()()()()(212N-N
34、n221N-Nn2fGfGeadtenTtgnTtgadtetufUSfnTjnftjSSnftjTT 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度求交变波的功率谱密度 221222212*2)()()()()()()()(fGfGeaaEfUEfGfGeaafUfUfUNNmf(n-m)TjNNnnmTNNmf(n-m)TjNNnnmTTTSS ppppan11以以概概率率以以概概率率 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度求交变波的功率谱密度 ppppan11以以概概率率以以概概率率 ppppam11以以概概率率以以概概率率 )1(2 )1()
35、1()1(2222ppppppppaanm以以概概率率以以概概率率以以概概率率 )1()1(222ppppaaannm以以概概率率以以概概率率m=nmn)1()1()1(22ppppppaaEnm 0)1(2)1()1(222222 ppppppaaEnm 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度求交变波的功率谱密度交变波的功率谱密度为交变波的功率谱密度为 22122122122)()()1()12()()()1()()()(fGfGppNfGfGppfGfGeaaEfUENNmNNmf(n-m)TjNNnnmTS m=n2212)()()1()12()()(fGfGp
36、pfTNfUEfPsSTNulim 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性随机数字序列的功率谱密度为：随机数字序列的功率谱密度为：)()()1()()()()1()()()(221221SmSSSSvuSmffmfGpmfpGffGfGppffPfPfP 连续谱离散谱 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性例例1：分析单极性波形：分析单极性波形：g1(t)=0，g2(t)=g(t)，所构成随机，所构成随机脉冲序列的双边功率谱密度脉冲序列的双边功率谱密度若概率若概率p=1/2且为且为NRZ时时)()()1()()1()(22SmSSSSmffmfGpffGppffP ，其其他他，02
37、/1)(STttgsin)(SSSfTfTTfG )(41)(4)(41sin41)(222ffTSaTffTfTTffPSSSSSSS 直流分量直流分量 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性若概率若概率p=1/2且占空比为且占空比为1/2 RZ时时 ，其其他他，04/1)(STttg)2(2)(SsfTSaTfG )()2(161)2(1622smSSsmffmSafTSaTfP ）（m=0时，有线谱，说明有直流分量、时，有线谱，说明有直流分量、m为其它偶数时，为其它偶数时，没有线谱，没有线谱，m为奇数时，有线谱，说明有定时分量为奇数时，有线谱，说明有定时分量 数字基带信号的频谱特性
38、数字基带信号的频谱特性0120123402468STTS2/STTS4/STf/fsf/fsf/fs)(fPS)(fPS)(fPS单极性NRZ单极性RZ单极性RZ 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性例例2 分析双极性波形：分析双极性波形：g1(t)=g(t)，g2(t)=-g(t)，所构成，所构成随机脉冲序列的双边功率谱密度随机脉冲序列的双边功率谱密度 当当p=1/2时：时：，其其他他，02/1)(STttgsin)(SSSfTfTTfG )()()12()()1(4)(22SmSSSSmffmfGpffGppffP ）（ssSSfTSaTfGffP 22)()(数字基带信号的频谱分
39、析数字基带信号的频谱分析随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两部分：连续随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两部分：连续谱谱Pu(f)和离散谱和离散谱Pv(f)。对于连续谱，由于代表数字信息的对于连续谱，由于代表数字信息的g1(t)及及g2(t)不能不能完全相同，故完全相同，故G1(f)G2(f)，因而，因而Pu(f)总存在。总存在。对于离散谱，在一般情况也总存在。对于离散谱，在一般情况也总存在。若若g1(t)及及g2(t)为双极性，且波形出现概率相同为双极性，且波形出现概率相同（P=1/2），频谱中无离散谱（即无线谱）。），频谱中无离散谱（即无线谱）。)()()1()()()()1()()()(22
40、1221SmSSSSvuSmffmfGpmfpGffGfGppffPfPfP 数字基带信号的频谱分析的意义数字基带信号的频谱分析的意义 了解随机脉冲序列频谱的特点了解随机脉冲序列频谱的特点 随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两部分：连续谱随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两部分：连续谱Pu(f)和和离散谱离散谱Pv(f)功率谱形状取决于单个脉冲的频谱函数功率谱形状取决于单个脉冲的频谱函数 时域波形的占空比愈小，频带愈宽。通常用时域波形的占空比愈小，频带愈宽。通常用谱零点带宽谱零点带宽B BS S作作为矩形信号的近似为矩形信号的近似带宽带宽利用是否存在离散谱，可否提取离散分量，及采用何种方法利用是否
41、存在离散谱，可否提取离散分量，及采用何种方法提取。在研究位同步、载波同步等问题时十分重要。提取。在研究位同步、载波同步等问题时十分重要。能够具体计算各种基带信号的功率谱能够具体计算各种基带信号的功率谱 分析中未对分析中未对g g1 1(t)(t)及及g g2 2(t)(t)波形加限制，不仅适用于基波形加限制，不仅适用于基带波形频谱分析，而且适用于数字调制波形频谱分析。带波形频谱分析，而且适用于数字调制波形频谱分析。习题习题 国防国防：5-15-1，5-45-4，5-75-7，5-85-8，5-95-9，5-115-11，5-175-17，5-5-2020，5-225-22，5-235-23，5-245-24 清华清华：9.21;9.21;
