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数字信号的基带传输信道均衡,通信原理第二十讲,第六章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常用码型数字基带信号的频谱特性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数字基带传输的抗噪声性能时域均衡眼图,信道均衡,经发送滤波、信道、接收滤波后信号,H（w）,？,信道均衡,在信道特性C()确知条件下，可以精心设计接收和发送滤波器以达到消除码间串扰和尽量减小噪声影响的目的。但在实际实现时由于滤波器的设计误差、可实现性问题信道特性的变化无法实现理想的传输特性，因而引起波形的失真从而产生码间干扰，导致系统的性能下降。理论和实践均证明，在基带系统中插入一种可调(或不可调)滤波器可以校正或补偿系统特性，减小码间串扰的影响，这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。,信道均衡,（广义）接收滤波器的主要功能：带限滤波：滤除带外噪声（确定）波形形成：配合发送端波形形成（可选/确定）信道均衡：均衡、补偿信道特性（确定或可变）,频域均衡与时域均衡,均衡可分为频域均衡和时域均衡频域均衡：是从校正系统的频率特性出发，使包括均衡器在内的基带系统的总特性满足无失真传输条件；时域均衡，是利用均衡器产生的时间波形去直接校正已畸变的波形，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。频域均衡适用于信道特性不变，传输速率较低的场合时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，在高速数据传输中得以广泛应用,时域均衡实例,时域均衡原理,在接收滤波器和抽样判决器之间插入一个称之为横向滤波器的可调滤波器T(w)，其冲激响应为：根据信道（总）传输函数H(w)确定Cn理论上能够消除码间串扰加入T(w)滤波后的特性为：,时域均衡原理,满足奈奎斯特第一准则，抽样点可以无失真，即,时域均衡原理,设计T()以2/TS为周期的周期函数，则当T()在(-/TS,/TS)得出,时域均衡原理,T()以2/TS为周期的周期函数，用傅立叶级数展开,根据信道（总）传输函数H(w)确定Cn理论上能够消除码间串扰,时域均衡原理,时域均衡器功能：将输入端(即接收滤波器输出端)抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成(利用它产生的无限多响应波形之和)抽样时刻上无码间串扰的响应波形。根据信道传输函数H(w)，可以确定均衡器的系数，从而实现信道均衡横向滤波器实现时域均衡无限长的横向滤波器理论上完全消除抽样时刻上的码间串扰横向滤波器实现的复杂度，抽头系数的精度受限制,有限长度横向滤波器,横向滤波器的特性将完全决定于各抽头系数Ci(i=0、1、2),不同的Ci对应不同的hT(t)或T()一般情况下，抽头系数设计成可随时调整，为修改系统响应提供条件,有限长度横向滤波器,设横向滤波器的长度为2N+1，输入为x(t)，输出为y(t),滤波器单位冲激响应为e(t)，其频率特性为E()在抽样时刻t0点简写为：,有限长度横向滤波器,均衡器在第k个抽样时刻上得到的样值yk将由2N+1个Ci与xk-i乘积之和来确定。除y0以外的所有yk都属于波形失真引起的码间串扰。当输入波形x(t)给定，即各种可能的xk-i确定时，通过调整Ci使指定的yk等于零较容易，但同时要求所有的yk(除k0外)都等于零却相当困难。,均衡效果的衡量,在抽头数有限时，均衡器的输出将有剩余失真即除了y0外，其余所有yk都属于波形失真引起的码间串扰为了反映这些失真的大小，一般峰值失真准则和均方失真准则作为衡量标准。峰值失真准则定义均方失真准则定义,峰值失真D是码间串扰最大值与有用信号样值之比。,峰值失真与迫零算法,最小峰值失真准则下的时域均衡原理用D0表示均衡器输入峰值畸变，即定理一：如果D01，则D的最小值必然发生在y0前后的yk（k0，kN）都等于0的情况。定理二：如果C0可调，使y0=1，则峰值畸变D是2N个变数Ci（i0，nN）的凸函数。,峰值失真与迫零算法,这两个定理的实际意义是：定理二说明不论用何种方法求得D的极小值，一定是D的最小值。定理一说明，如果D00的带宽代价利用相关编码部分响应，以延迟、设备复杂度和抗噪能力下降为代价，实现理想的奈奎斯特传输目标均衡器在很大程度上进一步消除了信道干扰，“修正”接收波形，使ISI降到最小波形形成的目标是将广义信道的三个滤波器调整到HT（w）Hc（w）HR（w）=1的理想情况。,基带传输例题,一个实际的通信系统，其数据格式如图，共分为8帧，支持8路话音通信，采用=0.5的升余弦滤波器，作为波形形成滤波器，并使用QPSK调制。,基带传输例题,试问:所需传输的数据速率是多少？（bit/s）前导序列有什么用途？每路话音的速率是多少？码元传输速率是多少？（Baud）调制后信号带宽是多少？,基带传输例题,所需传输的数据速率是多少？（bit/s）,基带传输例题,前导序列有什么用途？,同步/信道均衡等,基带传输例题,每路话音的速率是多少？,基带传输例题,码元传输速率是多少？（Baud）调制后信号带宽是多少？,本章小结,选择合适的基带信号,压缩带宽波形形成选择ISI干扰最小的波形（升余弦滚降、部分响应）,滤除带外噪声，信道均衡，进一步消除ISI响（迫0、最小均方误差法自适应均衡）,同步提取，最佳时刻进行判决,
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