通信原理数字基带传输系统详解

通信原理数字基带传输系统详解演示文稿当前1页，总共34页。1优选通信原理数字基带传输系统当前2页，总共34页。2若想消除码间串扰，只要第2项为0即可。由于an是随机的，要想通过各项相互抵消使码间串扰为0是不行的。

前一码元影响最大，让前一码元的波形在后一码元抽样判决时刻为已衰减为0。前一码元的波形在后一码元抽样判决时刻未衰减到0，但可在t0+Ts,t0+2Ts等后面码元抽样判决时刻正好为0。6.4.1消除码间串扰的基本思想当前3页，总共34页。3考虑到实际应用时，定时判决时刻不一定非常准确，这样的尾巴拖得太长，当定时不准时，任一个码元都要对后面好几个码元产生串扰，或者说后面任一个码元都要受到前面几个码元的串扰。因此对系统还要求适当衰减快一些，即尾巴不要拖得太长。当前4页，总共34页。4无码间串扰系统又称理想基带系统。为了设计理想基带系统首先设:即无噪声。另外，设延时t0=0基带传输特性分析模型H(w)识别电路6.4.2无码间串扰的条件当前5页，总共34页。51、无码间串扰传输的时域条件只要基带传输系统的冲激响应波形h(t)仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其它码元的抽样时刻上均为0，则可消除码间串扰。也就是说，若对h(t)在时刻t=kTs抽样(设延迟t0=0)，则应有下式成立:当前6页，总共34页。6上式称为无码间串扰的时域条件。

即：若h(t)的抽样值除了在t=0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。h(t)尾部衰减要快。

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，得出无码间串扰传输的频域特性H(w)满足的条件。当前7页，总共34页。7根据h(t)和H()之间存在的傅里叶变换关系：在t=kTs时，有把上式的积分区间用分段积分求和代替，每段长为2/Ts，则上式可写成2、无码间干扰的频域条件—奈奎斯特第一准则寻找满足

的当前8页，总共34页。8将上式作变量代换：令则有d=d，=+2i/Ts。当=(2i1)/Ts时，=/Ts，于是当上式右边一致收敛时，求和与积分的次序可以互换，于是有当前9页，总共34页。9这里，我们已把重新换为。由傅里叶级数可知，若F()是周期为2/Ts的频率函数，则可用指数型傅里叶级数表示h(-kTs)是的指数型傅里叶级数的系数，即有

当前10页，总共34页。10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（6.4-10）或写成（6.4-11）上条件称为奈奎斯特(Nyquist)第一准则。基带系统的总特性H()凡是能符合此要求的，均能消除码间串扰。当前11页，总共34页。11频域条件的物理意义将H()在轴上以2/Ts为间隔切开，然后分段沿轴平移到(-/Ts,/Ts)区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数。当以1/Ts速率传输基带信号时，无码间串扰。当以高于1/Ts速率传输基带信号时，存在码间串扰。可以归述为：一个实际的H()特性若能等效成一个理想低通滤波器,则可实现无码间串扰。当前12页，总共34页。12当前13页，总共34页。13（一）理想低通传输特性

理想基带传输系统的传输特性具有理想低通特性，其传输函数为6.4.3无码间串扰的传输特性的设计当前14页，总共34页。14输入数据若以1/Ts波特速率传送时，理想低通系统的冲激响应在t=0时不为0,在其它抽样时刻(t=kTs,k≠0)都等于0，这表明采用这种波形作为接收波形时，不存在码间干扰。当前15页，总共34页。15输入序列若以1/Ts波特的速率进行传输时，所需的最小传输带宽为1/(2Ts)Hz。这是在抽样时刻无码间串扰条件下，基带系统所能达到的极限情况。当前16页，总共34页。16

频带利用率η：单位频带内的码元传输速率，单位为Baud/Hz。理想值：基带系统所能提供的最高频带利用率为η=2波特/赫。通常，我们把1/(2Ts)称为奈奎斯特带宽，记为W，则该系统无码间串扰的最高传输速率为2W波特，称为奈奎斯特速率。当前17页，总共34页。17fs>2W（码元速率大于两倍系统带宽值）结论：当码元速率大于基带传输系统带宽的两倍时，无法得到一个无码间串扰的系统，或者说无法设计一个无码间串扰的信号波形。当前18页，总共34页。18fs=2W（码元速率等于两倍系统带宽值）结论：唯一可能的传输函数为å¥-¥=+nsTnfH)(WW-sf2sfLLLLsf-2sf-当前19页，总共34页。19fs<2W（码元速率小于两倍系统带宽值）

结论：多个H(f)重叠相加的结果，就有可能使的条件得以满足。

å¥-¥=+nsTnfH)(WW-sf2sfLLLLsf-2sf-当前20页，总共34页。20例：已知理想低通如图所示，当码元速率RB=1/Ts

时，判断是否能实现无码间干扰传输？奈奎斯特速率为多少？解：频域法0其它∵H(ω

)=1|ω|≤π/TsRB=1/Ts∴生成判断区间（-πRB

,πRB)=（-π/Ts

,π/Ts

）又∵要求∴生成、、等当前21页，总共34页。21求和：常数频域图：∴Heq(ω)=常数，能实现无码间干扰传输频带利用率当前22页，总共34页。22从时域理解无码间干扰的定义时域法∵∴h(t)的零点为：又∵无码间干扰的时域条件：1k=00其它h(kTs)=零点间隔与传输速率的倒数相等作图理解讨论RB的变化∴理想低通能实现无码间干扰传输，奈氏速率为：当前23页，总共34页。2311011101原生基带系统冲激响应响应波形判决脉冲再生基带11011101时域图：识别点当前24页，总共34页。24系统冲激响应有干扰无干扰无干扰有干扰响应波形讨论RB的变化当前25页，总共34页。25结论：

1）系统能实现无码间干扰传输的必要条件是：1n=00其它整数h(n

)=2）奈奎斯特速率的值是h(n)零点间隔的倒数3）其余能实现无码间干扰传输的速率比奈奎斯特速率慢整数倍。4）频带利用率的理论最大值为2

b/sHz。当前26页，总共34页。26理想低通传输特性的基带系统有最大的频带利用率，该系统在实际应用中存在两个问题：1、理想矩形特性的物理实现极为困难；2、是理想的冲激响应h(t)的“尾巴”很长，衰减很慢，当定时存在偏差时，可能出现严重的码间串扰。考虑到实际的传输系统总是可能存在定时误差的，一般不采用理想低通系统，而只把这种情况作为理想的“标准”或者作为与别的系统特性进行比较时的基础。当前27页，总共34页。27习题6-13为了传送码元速率为1000(Band)的数字基带信号，试问系统采用题图中所画的哪一种传输特性比较好？并简要说明其理由。根据码间干扰时系统传输函数H(ω)应满足的条件分析，图中所示的三个传输函数(a),(b),(c)都能够满足以1000B的码元速率无码间干扰传输。此时，需要比较a、b、c三个传输函数在频带利用率，单位冲激响应收敛速度，实现难易程度等方面的特性，从而选择出最好的一种传输函数。当前28页，总共34页。28从频带利用率性能方面比较可得：应选择传输函数(b)或(c)。当前29页，总共34页。29例：设谋基带传输系统具有如图所示的三角形传输函数：（1)求该系统H(ω)表示式；（2)当数字基带信号的传码率RB=ω0/π时，用奈奎斯特准则验证该系统能否实现无码间干扰的传输？当前30页，总共34页。30(2)当数字基带信号的传码率RB=ω0/π时，需要以2πRB为间隔对H(ω)进行分段叠加，分析在区间(-π/Ts,π/Ts)即[-ω0,

ω0]叠加函数的特性。根据无码间干扰传输条件，该系统不能以RB=ω0/π率实现无码间干扰传输。当前31页，总共34页。31（二）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性的边沿缓慢下降，这称为“滚降”。特征：频带利用率η<2余弦滚降传输特性H(ω)可表示为当前32页，总共34页。32奇对