63基带系统的脉冲传输与码间干扰xs

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1、4.2基带系统的脉冲传输与码间干扰本节知识要点:数字基带系统的工作原理码间串扰的含义及其产生的原因消除码间串扰的基本原理4.2.1数字基带系统的工作原理数字基带传输系统的基本组成框图

2、如图4-9所示，它通常由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器与码元再生器组成。系统工作过程及各部分作用如下。图4-9数字棊带传输系统方框图脉冲形成器输入的是由电传机、计算机等终端设备发送来的二进制数据序列或是经模数转换后的二进制（也可是多进制）脉冲序列，它们一般是脉冲宽度为A的单极性NRZ码，如图4-10（a）波形（冬）所示。根据上节

3、对单极性码讨论的结果可知，（冬）并不适合信道传输。脉冲形成器的作用是将（冬）变换成为比较适合信道传输，并可提供同步定吋信息的码型，比如图4-10（b）所示的双极性RZ码元序列蝴。发送滤波器进一步将输入的矩形脉冲序列疫换成适合信道传输的波形&⑺。这是因为矩形波含有丰富的高频成分，若直接送入信道传输，容易产生失真。这里，假定构成心⑺的基本波形为升余弦脉冲，如图4-10（c）所示。(h)E4-10基考传輸系统各点波形基带传输系统的信道通常采用电缆、架空明线等。信道既传送信号，同时又因存在噪声和频率特性不理想而对数字信号造成损害，使得接收

4、端得到的波形与发送波形的具有较大差异，如图4-10（d）所示。接收滤波器是收端为了减小信道特性不理想和噪声对信号传输的影响而设置的。其主要作用是滤除带外噪声并Xj•已接收的波形均衡，以便抽样判决器正确判决。接收滤波器的输出波形沖）如图4-10（e）所示。抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号在规定的时刻（由定时脉冲印控制）进行抽样，获得抽样信号然后对抽样值进行判决，以确定各码元是“1”码还是“0”码。抽样信号八（0见图4-10（g）。码元再生电路的作用是对判决器的输出“0”、“1”进行原始码元再生，以获得图4-10（h）所示与输入波

5、形相应的脉冲序列（#）。同步提取电路的任务是从接收信号中提取定时脉冲巧，供接收系统同步使用。4.2.2基带传输系统的码间串扰对比图4-10（a）、（h）中的（A）与（A）可以看出，传输过程中第4个码元发生了误码。码间干扰的含义及从上述基带系统的工作过程不难知道，产生该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性不理想引起的波形畸变。但这只是初步的定性认识。下面将对此作进一步讨论，特别是要弄清楚其产生的原因以便为建立无码间干扰的基带传输系统做准备。依据图4-9可建立基带传输系统的数学模型如图4-11所示。图屮，Gr（…表示发送滤波器的传递函

6、数，表示基带传输系统信道的传递函数，表示接收滤波器的传递函数。为方便起见，假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲激5⑺，这样由输入符号序列（A）决定的发送滤波器输入信号可以表示为邱)=邛-吨)A——co(4-12)其中A是批）的第免个码元，对于二进制数字信号，A的取值为0、1（单极性信号）或-1、+1（双极性信号）。发送传输梭收图4-11基带传输系统数学模型定义表示从发送滤波器至接收滤波器总的传输特性，即（4-13）则由图4-11,可得抽样判决器的输入信号为y（/）=邱）*帥）+〜（/）=5X邮-咕）+〜（0（4-14）式中，蝴是//

7、⑷的傅氏反变换，为系统的冲激响应，可表示为（4-15）是加性噪声冲）通过接收滤波器么O）后所产生的输出噪声。抽样判决器对进行抽样判决，以确定所传输的数字信息序列（心）。为了判定其中第j个碼元~的值，应在N凡+L瞬间对沁）抽样。这里~是传输时延，通常取决于系统的传输函数则。显然，此抽样值为y(J^+,o)=+/0)-战]+打及(凡+/0)A—TO=S^[(j-A)r,+/0]+^O2；+/0)=七嶼)+^A[(7-A)7i+/0]+〜(几+/0)(4-16)无一允拳3式中，右边第一项人是第/个接收基木波形在抽样瞬间所取得的值，它是确

8、定七信息的依据；第二项G是除第J个以外的其它所有接收基本波形在f间所取值的总和，它对当前码元~的判决起着干扰的作用，称之为码间畢扰值。这种因信道频率特性不理想引起波形畸变，从而导致实际抽样判决值是本码元脉冲波形的值与其它所有脉冲波形拖尾的叠加，并在接收端造成判决困难的现象叫码间串扰（或码间干扰）。由于七是随机的，所以码间串扰值一般是一个随机变量；第三项是输出噪声在抽样瞬间的值，显然它是一个随机干扰。由于随机性的码间串扰和噪声的存在，使抽样判决电路在判决时可能判对，也可能判错。例如，假设~的可能取值为0与1,判决电路的判决门限为％,

9、贝U这时的判决规则为：若X^+^0）＞^0成立，则判心为1;反之则判~为0。显然，只有当码间干扰和随机干扰很小时，冰能保证上述判决的正确；当干扰及噪声严重时，则判错的可能性就很大。由此可见，为使基带脉冲传输获得足够小的误码率，必须最大限度的减小码间