基带传输

,基带传输,48,成都信息工程学院通信系：王春圃,现代通信原理,第,5,章,数字基带传输系统,现代通信原理,引 言,第5章第1节-,含两重要变换,（,1,）,消息数字基带信号,（,2,）,基带信号信道信号,(适合信道传输),数字基带传输,系统模型,各,部件主要作用？,噪声源,信息源,基带信号形成,信 道,接收滤波器,抽样判决器,受信者,信号及其频谱特性,第5,章第,2节-,几种最基本的,-,数字信号波形,分类及波形特点,单极性波形,双极性波形,单极性归零,双极性归零,差分波形,多值波形,特点 ?,数字基带信号的,-,频谱特性,1,表达式及分析,（,1,）数学表达式,(,以二元随机序列为例，用,g,1,(t),和,g,2,(t),分别表符号,0和1，,T,s,为码元宽度,),（2,）分析步骤,1,）波形分解,则,功谱密度,:,其中：,2,）交变波的截短,（交变波,u（t）,用其截短函数,u,T,（t）,来分析）,2,实际分析,（,1,）稳态波分析,（,2,）交变波分析,（,3,）求合成波的功率谱密度,令截短周期,（1,）稳态波分析,稳态波是截短函数,S,T,（t）,随机信号的平均分量：,V,T,（t）,是周期,T,s,的周期函数，其付氏级数展开式为：,（2,）交变波分析,=,由,周期函数的功率谱特性（为冲激串）,（,3,）合成波的功谱密度,单边功率谱密度？,双边功率谱密度？,其频谱函数为：,结论式：,双边功率谱：,注：,f,s,=1/T,s,在数值上,=,码元速率,P,为1,出现的概率，,的付氏变换,P95,的式,5.2-24和5.2-25,单边功率谱：,),常用传输码型,第5,章第,3节-,1,AMI,码,（传号交替反转码）,编码规则,？,例：,1 0 0 1 1 0 0 0 1 1,+1 0 0,1 +1 0 0 0,1 +1,特点：,优：,P（0）=P（1）,时无直流,（因,+1 -1,交替）,且低频成分少,二进制,三进制,（即,1,B/1T,码型）,编,/,译码电路简单,便观察误码,（,+1、-1,不交替）,2,）缺：,信息码流会出现长,0,串,提取位定时困难,2,HDB,3,码,编码规则,(,p97),：,1),信息,“,1,”,码极性要交替,2) 连0串4,时，将第,4个0,变为非,0,符号， 称破坏脉冲,V,码,3),为收端识别与删除,V,码,（非信息码）,，,当相邻,V,码间有偶数个,1,时，须把第一个,0,变为非,0,符号，称附加脉冲,B,码,特点？,破坏码易识别，,V,前面,3,个必然是,0，,B,不影响译码）,举例？,3,PST,码,编码规则？,二进制,+,模,-,模,0 0,- +,- +,0 1,0 +,0 -,1 0,+ 0,- 0,1 1,+ -,+ -,注意：,单脉冲时（,10,、,01,）， 两模式应交换,(,防止直流漂移,),例：,01 00 11 10,10,11 00,+,模,0+ -+ +-,-,0 +0 +- -+,特点：,1),定时容易,（码元同步）,2),无直流,3),缺点：有帧同步问题,（分组通信时）,4、,Manchester,双相码,编码规则？,例：,1 1 0 0 1 0 1,10,10,01,01,10 01 10,特点：,1),仅两电平,2),有足够的定时信息；无直流；编码简单,3),缺点：频带利用率低,5、Miller,编码规则？,例：,二进制,1,1,0,1,0,0,1,0,双相码,10,10,01,10,01,01,10,01,密勒码,01,10,00,01,11,00,01,11,6、CMI,编码规则？,例：,1 1 0 1 0 0 1 0,11 00 01 11 01,01,00 01,特点：,1),有较多的电平跃变，定时信息丰富,2),CCITT,推荐的,PCM,接口码型,基带脉冲传输与ISI,第5,章第,4节-,一、系统模型及各部件主要作用,模型及等效,H（,）,抽 样,判 决,h（t）,数字识别器,d（t）,r（t）,抽样脉冲,判决门限,n（t）,G,T,（,）,C（,）,G,R,（,）,数 字识别器,发端滤波器,传输信道,接收滤波器,识别电路,n（t）,a,n,a,n,2,、,基带传输系统,存在的问题,系统分析,设输入基带信号：,接收,滤波器输出,（送往数字识别器的信号）,r(t),在第,K,个抽样时刻的样值：,问题？,无ISI的基带传输特性,第5,章第,5节-,问题的提出,如何设计基带系统的传输特性,H（）,或,h（t），,才能使系统能够做到无,ISI,的传输数字基带信号，提高系统的可靠性？,H（ ） h（t）,噪声,G,T,（,）,C（,）,G,R,（,）,位,定时脉冲,发送滤波器,信道,接收滤波器,抽样判决,d（t）,数字基带信号,1,、无,ISI,的理论条件,时域条件,:,h（,KT,s,）=,频域条件,:,H,eq,（,）=,=,前提,：,送入系统的数字基带信号的传输速率,:,R,b,= 1/T,s,C K=0,0 K0,k = 0，1；2,c,0,各频移函数在,(-, / T,s, / T,s,),内的迭加,i = 0，1；2,h(t),=（1 /,T,s,）Sa（,t,/T,s,）,/T,s,- ,/T,s,0,-,满足抽样点处 无,ISI,频域条件,例1,设数字信号,R,b,=1/T,s,，,问下述系统特性 能否满足无,ISI,条件？,-,满足抽样点处无,ISI,的时域条件,（,h(t),在各抽样点处的值为,0,）,0,T,s,2T,s,3T,s,4T,s,5T,s,-T,s,-2T,s,h(t),例2,设,R,b,=1/T,s,，,问下述升余弦特性,H（,）,=Ts/2 1+cos（,Ts/2）,是否满足无,ISI,条件？,P106,式5.5-14,以及,P104,图5-9,-,满足抽样点处 无,ISI,时域条件,-,满足抽样点处无,ISI,频域条件,在此范围内等效成理想低通,旋转奇对称！,2,、设计,数字基带系统,-,须考虑的几个问题,1,）设计,H（）,时应考虑,?,无,ISI,（,可靠）,满足抽样点无,ISI,理论条件,消除位定时误差引起的,ISI,(,频带利用率,),要高,（有效）,-,什么叫频带利用率？它与哪些参数有关？,Nyquist,带宽,W？,Nyquist,传输速率,R,bmax,？,=？,见下页,2）,ISI,的产生原因及解决办法,不满足理论条件引起,位定时误差引起,由来？,如何减小？,对,H（,）,的综合要求,高,（,理想低通的,相对较,高）,减小位定时误差带来的,ISI,（,有“幅度滚降”的低通特 性较理想低通特性更好！）,证明,-,有幅度滚降的低通较理想低通 对消除位定时误差带来的,ISI,更有利！,a,为滚降系数，,0,a,1,，,一般取,a,0.2,结论？,时域冲激响应波形,无码间干扰基带系统的抗噪声性能,第5章第7节-,G,R,(),判决再生,n(t) G.W,r(t),t=,kT,s,抽样,判决电平,系统性能分析模型,G,R,(),出:,r(t)=y(t)+,n,R,(t ),样值脉冲:,r = y+V,（,后者为噪声样值,）,若,n(t),为平稳,G.RP,（,均值为,0,、方差为,2,）,则,V,的概密函数,:,样值：,发送双极性信号时,r(t),y(t),0,0,1,1,1,1,0,发数据,收,抽样脉冲,0,0,0,0,1,1,1,收数据,A,-A,判决门限,a = 0,判决规则:,r 0,判“1”,r 0,判“0”,r =,A+V,发“1”时,-,A+V,发“0”时,两类,错误概率的几何表示如下,V,f (V),0,-A,A,P(1/0),P(0/1), 两错误概率及误码率如下:,发单极性信号时,判决门限 =,A/2,判决规则:,r A/2,判“1”,r A/2,判“0”,即:,发“1”时:,r = A+V A/2,判“1”,-,r = A+V A/2,判“0”,-,发“0”时:,r = 0+V A/2,判“0”,-,r = 0+V A/2,判“1”,-,V,f (V),0,-A/2,A/2,Pe,= P(0)P(1/0) + P(1)P(0/1),P(0/1),P(1/0),眼 图,第5章第8节-,d（t）,y（t）,H（,）,Y,轴,输入端,y（t）,如何获得眼图?,时域均衡,第5,章第,9节-,频域,均衡,n（t）,G,T,（）,C（）,G,R,（）,数字识别器,G,R,（）,时域均衡,n（t）,G,T,（）,C（）,G,R,（）,数字识别器,T（）,横向滤波器的作用,横向滤波器的结构,Ts,C,-1,C,-i,Ts,C,0,Ts,C,1,Ts,C,i,输入,输出,2,N,个延迟单元,2,N+1,个抽头系数,