数字通信原理第3章数字信号基带传输系统

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1、3.1数字基带传输系统概述3.2数字基带信号脉冲波形及码型3.3基带信号的功率谱计算3.4基带传输常用码型3.5基带脉冲传输与码间串扰3.6无码间串扰的基带传输特性3.7无码间串扰基带系统的抗噪声性能3.8部分响应系统3.9眼图3.10均衡技术学习重点本章思考第3章数字信号基带传输系统数字基带信号的特性如何设计基带传输总特性估计系统性能的实验手段改善传输性能的措施11、数字通信系统中两个重要变换：消息（离散的或连续的）与数字基带信号间的变换。（由发收终端设备完成）数字基带信号与信道信号间的变换。（由调制解调器完成）3.1数字基带

2、传输概述22、数字基带信号：数字基带信号是从计算机中直接产生的，未经任何处理的二进制（或多进制）的脉冲序列信号。基带信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。例如：计算机输出的二进制序列电传机输出的代码PCM码组，ΔM序列3.1数字基带传输概述31、数字数字基带传输：数字基带传输是在具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，直接传输基带信号。2、数字频带传输（由于大多数信道是带通型的）：数字频带传输是将数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到高频处在带通型信道（如各种无线信道和光信道）中传输。3.1.1基带传输系统模型

3、4虽然在实际应用中，基带传输不如频带传输广泛，但仍然研究的原因：在利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方式；基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题；任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究。3.1.1研究基带传输系统的原因5图3.1–1数字基带传输系统数字基带信号信道匹配滤波器抽样判决器同步提取干扰数字基带信号波形变换器发送滤波器均衡器信道信号形成器GT()3.1.2基带传输系统模型C()GR()6（1）信道信号形成器把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是

4、通过波形变换和发送滤波器来实现的。3、数字基带传输系统各部分功能：3.1.2基带传输系统模型波形变换的目的是与信道匹配，主要通过码型变换及波形变换实现。码型变换将二进制脉冲序列变为双极性码；波形变换减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。发送滤波器的目的主要是平滑波形。7信道是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，如市话电缆、架空明线等。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。信道还会进入噪声。在通信系统的分析中，常常把噪声n(t)等效，集中在信道中引入。（2）信道3.1.2基带传输系统模型8（3）匹配滤波器、均衡

5、器匹配滤波器用来尽可能排除信道噪声和其它干扰；均衡器对信道特性均衡，消除信道冲激响应对信号的干扰，使输出的基带波形有利于抽样判决。3.1.2基带传输系统模型9抽样判决器在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）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。（4）抽样判决器3.1.2基带传输系统模型用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取位定时的准确与否将直接影响判决效果。10图3.1-2基带系统个点波形示意图(a)基带信号；(b)码型变换后；(c)对(a)进行了码型及波形的变换，适合在信道

6、中传输的波形；(d)信道输出信号，波形发生失真并叠加了噪声；(e)接收滤波器输出波形,与(d)相比，失真和噪声减弱；(f)位定时同步脉冲；(g)恢复的信息。011在图3.1-2中，第4、5个码元发生误码。误码的原因：信道加性噪声传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想引起的波形延迟、展宽、拖尾等畸变，使码元之间相互串扰。3.1.2基带传输系统模型实际抽样判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该码元抽样时刻的串扰值及噪声。显然，接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰。123.1.3基带数字信号的要求有利于

7、提高系统的频带利用率。基带信号的编码应尽量使频带压缩，使编码后所使用的数字信号的速率尽量低。尽量减少直流、甚低频及高频分量。（基带传输系统中有时有隔直流的变压器耦合，不利于直流、甚低频分量的传输，在传输中会丢失，接收时产生波形失真；过多高频分量会引起话路之间的“串话”。13误码扩散少,一个信号出错不延伸到其他信号。尽量不出现长“0”和长“1”。无法提取定时信号，使同步被破坏。能够检测信号质量，对噪声和码间串扰具有较强的抵抗力和自检能力。编译码设备简单。提高码元同步分量，才能保证同步提取电路稳定可靠的工作。3.1.3基带数字信号的要求

8、143.2数字基带信号波形及码型数字基带信号(以下简称为基带信号)是消息代码的电波形，使用不同的电平或脉冲表示相应消息代码。基带信号波型有很多，常见的有：矩形脉冲三角波高斯脉冲余弦脉冲3.2.1数字基带信号常见波型最常用的是矩形脉冲，