数字基带传输系统-2.ppt

1、实际信道的条件 (1)频带受限-乘性干扰 经频带受限信道传输的信号: 频域受限；时域无限 信道的带宽受限导致前后码元的波形产生畸变和展宽。这样，前面码元的波形会出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻，对当前码元的判决造成干扰。这种码元之间的相互干扰称为码间串扰或符号间串扰。 码间串扰过大时，接收信号出错,. 基带脉冲传输与码间干扰,6 11 码间串扰示意图,(2) 信道噪声-加性干扰 经有噪声信道传输的信号 ，信号的幅度受到干扰 噪声幅度过大时，接收信号出错 2基带传输系统的设计目标 无码间串扰波形 噪声的影响减到足够小的程度 码间串扰，信道噪声 产生的机理不同；分别进行讨论,信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n(t)，并假设它是均值为零的高斯白噪声。,3. 基带信号传输系统的典型模型,接收滤波器： 它用来接收信号，滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 抽样判决器：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。 同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲；同步信号的准确与否直接影响判决效果。,第6章 数字基带传输系统,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,5 数字基带信号传输的定量分析 数字基带信号传输模型 假设：an 发送滤波器的输入符号序列，取值为0、1 或-1，+1。 d (t) 对应的基带信号,3、基带脉冲传输和码间干扰,接收波形r(t)，在第k个接收基本波形在kTs+t0抽样时刻上的取值：,码间干扰和随机干扰,对第k个接收基本波形在kTs+t0抽样时刻上的取值而言，除第k个以外的所有基本波形在该时刻上的取值总和（代数和） an h(kTs+t0-nTs) ，称为对第k个接收波形的码间干扰值。 而噪声n(t)在其上产生的叠加值nR(kTs+t0)称为随机干扰（或随机噪声）。,. 无码间干扰的基带传输特性,若要获得性能良好的基带传输系统，则必须使码间干扰和噪声的综合影响足够小，使系统总的误码率达到规定要求。 码间干扰的大小取决于an和系统输出波形gR(t)在抽样时刻上的取值。an是以某种概率随机取值的。而gR(t)仅依赖于发送滤波器至接收滤波器的传输特性H()。 H()=GT()C()GR() 暂先不考虑噪声的影响，而仅从抗码间干扰的角度来研究基带传输特性。,图5 8 基带传输系统的分析模型,假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击(t)，这样发送滤波器的输入信号可以表示为,1、基带传输系统的数学分析,图 理想的传输波形,2 、无码间干扰的传输条件,(1) 基带信号经过传输后在抽样点上无码间串扰， 也即瞬时抽样值应满足：,令k=n-k， 并考虑到k也为整数，可用k表示，,(2) h(t)尾部衰减快。 从理论上讲，以上两条可以通过合理地选择信号的波形和信道的特性达到。 下面从研究理想基带传输系统出发，得出奈奎斯特第一定理及无码间串扰传输的频域特性H()满足的条件。,无码间串扰的基带系统冲激响应应满足下式:,奈奎斯特第一准则：,其物理意义为：把传递函数分段平移到区间 内， 将它们叠加起来，叠加的结果为一常数。,等效低通特性,无码间串扰的传输条件：一个实际的传递函数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。,无码间串扰的传输特性设计 1. 理想低通信号 如果成形网络满足： ，即为理想低通，相应地， 其时域响应为： ，参见下述波形图。 频域传递函数 时域冲激响应,码元频带利用率：说明传输系统带宽与码元速率间的关系，定义为： 单位为Bd/Hz，即单位频带的码元传输速率。 对理想低通，若码元速率为1/T，所需带宽为1/2T，通常，我们称1/2T为奈奎斯特带宽，T为奈奎斯特间隔。 理想低通信号又称为具有最窄频带的无串扰波形。 码元频带利用率最大值为,信息频带利用率 定义： 单位为bit/（sHz）。 二进制基带传输的信息频带利用率所能达到的最大值： 2 bit/（sHz） 若码元序列为M进制码元，则频带利用率最大值为：2log2M bit/（sHz） 。,频带利用率,频带利用率定义为单位频带内的码元传输速率。频带利用率越高，则系统的有效性就越好。 具有理想低通型传输函数的基带系统，无码间干扰传输的频带利用率达到最大值2B/Hz。,理想矩形特性的物理实现极为困难； 理想的冲激响应h(t)的“尾巴”很长，衰减很慢，当存在定时偏差时，可能出现严重的码间串扰； 解决办法：为适当放宽频带，将理想矩形截止边际修正为一个圆滑的滚降形状；,理想低通在实际应用中存在两个问题,升余弦滚降传输特性,滚降系数定义为=W2/W1,图 6-17 不同值的频谱与波形,当=0，无“滚降”，即为理想基带传输系统，“尾巴”按1/t的规律衰减。 当0，即采用升余弦滚降时，对应的h(t)仍旧保持t=Ts开始，向右和向左每隔Ts出现一个零点的特点，满足抽样瞬间无码间串扰的条件。总体来说， 波形的“尾巴”在t足够大时，将按1/t3的规律衰减，比理想低通的波形小得多。此时，衰减的快慢还与有关，越大，衰减越快， 码间串扰越小，错误判决的可能性越小。,输出信号频谱所占据的带宽B=(1+)fs/2，当=0时， B=fs/2，频带利用率为2Baud/Hz，=1时，B=fs，频带利用率为1 Baud/Hz；一般=01时，B=fs/2fs，频带利用率为21 Baud/Hz。可以看出越大，“尾部”衰减越快，但带宽越宽，频带利用率越低。因此，用滚降特性来改善理想低通， 实质上是以牺牲频带利用率为代价换取的。,当=1时， 有,结论,无论什么传递函数，只要将其以2i/Ts为中心，切成若干宽为2/Ts的分段，并都移到 (- /Ts, /Ts)区间上叠加起来，若叠加的结果与截止频率为/Ts的理想低通滤波器特性相同，那么该传递函数形成的传输波形将可能无码间干扰。满足该条件的传递函数称为等效奈奎斯特传递函数。 等效奈氏传递函数可由理想低通传递函数进行幅度滚降后得到。,思考题,当发送速率为1/Ts时，以下传输特性的基带系统能否实现无码