数字基带信号的传输学习教案

1、数字数字(shz)基带信号的传输基带信号的传输第一页，共47页。数字信号的基带传输-不通过高频调制，直接(zhji)传送视频脉冲的传输系统（通常由有线传送）。注：一切数字通信系统中高频调制前的各功能模块间的信号传输也属基带传输！第1页/共47页第二页，共47页。一、数字通信系统(xtng)框图此前为基带系统注：复用可能在信源编码之后注：扩频一般在高频调制前第2页/共47页第三页，共47页。1）基带传输系统中通常存在隔直流电容或传输变压器，基带信号中的直流分量不能通过隔直流电容和变压器! 克服措施： 研究基带码的码型，寻求(xnqi)基本无直流分量的基带码。2）码间串扰(指前一码元波形拖尾干扰到

2、了后一码元）！ 克服措施： a) 寻求(xnqi)合适的码元波形，使码间串扰不会引起接收判决错误（注：传输通带有限，输出的信号波形延续时间必然无限，因此码间串扰在理论上不可避免。）。 b) 采用均衡技术，改善码元波形，减小码间串扰。上述二问题推动基带传输理论的发展，亦是本章讨论的核心内容！第3页/共47页第四页，共47页。三、数字(shz)基带传输系统框图第4页/共47页第五页，共47页。误码增值（扩散(kusn)）小译码设备尽量简单一、码型设计(shj)原则第5页/共47页第六页，共47页。二、常用(chn yn)基带传输码型第6页/共47页第七页，共47页。第7页/共47页第八页，共47页

3、。二、常用(chn yn)基带传输码型第8页/共47页第九页，共47页。三、基带传输系统(xtng)的组成0( )()( )()( )kgskkrdskX ta P tkTY tA P ttkTn t第9页/共47页第十页，共47页。三、基带传输(chun sh)系统的组成第10页/共47页第十一页，共47页。抽样判决器之间插入均衡滤波抽样判决器之间插入均衡滤波器，以补偿信道参数的不理想。器，以补偿信道参数的不理想。三、基带传输系统(xtng)的组成第11页/共47页第十二页，共47页。四、基带码的功率(gngl)谱分析第12页/共47页第十三页，共47页。6.2 数字基带传输(chun sh

4、)的常用码型n二进制基带码nS(t)的功率谱密度(推导参见(cnjin)附录B)1）无记忆基带码的功率谱密度函数 -前后两相邻码元之间独立第13页/共47页第十四页，共47页。四、基带码的功率(gngl)谱分析（续）n若S(t)为独立(dl)等概的双极性二进制脉冲序列，且基带波形g(t)为方波，则1）无记忆基带码的功率谱密度函数 -前后两相邻(xin ln)码元之间独立第14页/共47页第十五页，共47页。2) 有记忆二元码的功率谱密度(md)函数 -前后码元之间取值相互依赖（需通过相关函数才能求得功率谱）假设(jish)信号的数学表达式是：，如 可取M个值，则s(t) 表示M进制基带码。g(

5、t) 表示码元波形函数，如其频谱函数为G(f), ,并己知：由附录B（2）可求得：该式适用于一切基带信号：有记忆和无记忆。第15页/共47页第十六页，共47页。3) 基带码功率(gngl)谱密度分析小结2221( )()ssssmWfm fG mffmf22111( ) (0)2( )cos2sskf G fRmR kmkfTa)如均值 则基带信号中有离散谱（即正弦波分量)，如均值为0，则无离散谱；b)式中第二项为连续谱（即非周期分量）；c)对于无记忆等概二电平码（+1、-1 的概率均等于1/2），有：d)上式适用于一切基带码元，包括有记忆、无记忆和多电平。10kE am1kE am( )0,

6、0R kk(0)1R将上述参数代入上式得： -这即为前面求得的独立基带码的功率谱2( )( )ssWff G f例 6.2.1 双极码是一种有记忆码，因为1的取值前后(qinhu)相关。详见书。第16页/共47页第十七页，共47页。6.2 数字基带传输(chun sh)的常用码型四、基带码的功率(gngl)谱分析（续） n几种常见码型的基带信号(xnho)功率谱第17页/共47页第十八页，共47页。第18页/共47页第十九页，共47页。0()()()mmkrsmk mY tAA Pmk Tn t第19页/共47页第二十页，共47页。一、奈奎斯特准则(zhnz)：抽样值无失真第20页/共47页第

7、二十一页，共47页。一、奈奎斯特准则(zhnz)：抽样值无失真第21页/共47页第二十二页，共47页。满足抽样(chu yn)值不失真条件的传递函数： 第22页/共47页第二十三页，共47页。一、奈奎斯特准则(zhnz)：抽样值无失真第23页/共47页第二十四页，共47页。一、奈奎斯特准则：抽样(chu yn)值无失真第24页/共47页第二十五页，共47页。二、升余弦(yxin)滚降信号第25页/共47页第二十六页，共47页。 系统(xtng)频带利用率：频谱表达式：)Y f（01111sin(),2222S TTffTTT0S T01,02fT1,2fT波形(b xn)表达式：第26页/共4

8、7页第二十七页，共47页。一、部分响应系统(xtng)的产生原因升余弦信号得到广泛应用第27页/共47页第二十八页，共47页。二、部分(b fen)响应系统的基本原理高于奈氐速率传输，必定会有码间串扰；在前一码元正确接收条件(tiojin)下，对下一码元的串扰是己知的（如1为正，0为负）；既己知就可在判决时去除。原理：优点： 传输速率高（可高于奈奎斯特极限）。缺点： 设备较复杂；在相同SNR条件下误码率较高（引入了判决损失）。第28页/共47页第二十九页，共47页。三、第I类部分(b fen)响应系统第29页/共47页第三十页，共47页。三、第I类部分(b fen)响应系统第30页/共47页第

9、三十一页，共47页。四、部分响应(xingyng)系统的一般形式第31页/共47页第三十二页，共47页。第32页/共47页第三十三页，共47页。一、均衡(jnhng)概述第33页/共47页第三十四页，共47页。二、时域均衡(jnhng)(又称信道均衡(jnhng)）产生原因：多径延时、多普勒频移和信道群延时失真等。 t=T时刻的采样值干扰相邻码元。克服方法：采用信道均衡器。干扰相邻码元图 6.6.7第34页/共47页第三十五页，共47页。二、时域均衡(jnhng)传输函数：输出波形：第35页/共47页第三十六页，共47页。n 横向滤波(lb)均衡器的设计算法（拍零法）二、时域均衡(jnhng)

10、（续）令t=mT，m=0,1,2,3,对y(t)进行采样，如不计噪声(zoshng)，并假设只有N个相邻码元会产生串扰（通常取N=1或2，即取横向滤波器为3节或5节），可得：表示为矩阵形式有：给定Y，己知X求C，有多种算法，上述算式称之为拍零法。第36页/共47页第三十七页，共47页。二、时域均衡(jnhng)（续）n横向(hn xin)滤波均衡器的设计算法（拍零法）例 6.6.1 针对图6.6.7的波形(b xn)失真，采用3节横向滤波器，试用拍零法求横向滤波器系数。解：3节，对应N=1. 将数据代入方程，有：解方程（可将矩阵化为联立方程组）得：，均衡后的输出是：注：系统中实际应用是在码流中

11、相距一段时间便插入测试序列，确定系数C，认为在信道相关时间内参数不变，均衡有效。测试序列占用了信道资源。不插入测试序列的均衡算法称之为盲均衡。第37页/共47页第三十八页，共47页。一、二元码的误比特率第38页/共47页第三十九页，共47页。一、二元码的误比特率第39页/共47页第四十页，共47页。一、二元码的误比特率第40页/共47页第四十一页，共47页。一、二元码的误比特率式中 ，S是信号功率，N是噪声功率， 是比特(b t)能量SNR， 是噪声功率谱密度。第41页/共47页第四十二页，共47页。一、二元码的误比特率第42页/共47页第四十三页，共47页。二、M元码的错误(cuw)概率-由

12、二元码推广而来，式中A仍表示两码元之间的电平差值。表示成SNR形式：自然二进码：格雷码：-这即是信道编码理论中增加码组长度可获益的原理！第43页/共47页第四十四页，共47页。第44页/共47页第四十五页，共47页。习题(xt)：6.1，6.2，6.3，6.5，6.6，6.10，6.17，6.21，6.25第45页/共47页第四十六页，共47页。ThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK

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21、fNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!q

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