大学通信工程原理经典课件第五章数字基带传输系统

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1、5.1引言5.2数字基带信号及其频谱特性5.3基带传输的常用码型5.4基带脉冲传输与码间干扰5.5无码间干扰的基带传输特性5.6部分响应系统5.7无码间干扰基带系统的抗噪声性能5.9时域均衡第五章数字基带传输系统5.1引言基带信号定义：未经调制处理的数字信号基带系统的任务：将原始基带信号变换成有效的信道基带信号，完成无失真传输。信道信号形成器接收滤波器抽样判决器噪声源信道原生基带脉冲再生基带脉冲基带系统框图：5.2数字基带信号及其频谱特性5.2.1基带信号波形5.2.2基带信号表达式5.2.3基带信

2、号频谱5.2.1基带信号波形（电气特征）单极性非归零单极性归零双极性非归零双极性归零：码元宽度特征：非归零和归零信号的码元宽度相同，但占空比τ不同，导致信号频谱不同。原始波形差分波形差分波形每个码元的电平不由自身状态决定，而与相邻码元电平值有关。规则：“1”---相邻码元电平值跳变“0”---相邻码元电平值保持多值波形00010110001111异或保持5.2.2基带信号的数学表达式由于二进制数字基带信号是随机脉冲信号，且码元波形可任意，需采用随机信号分析法。设码元宽度为Ts，则基带信号S(t)可表

3、示成以概率p，1码以概率（1-p），0码其中：0t01001T=(2N+1)TsN足够大5.2.3基带信号的频谱随机序列的谱分析法一：由随机过程的相关函数着手，得功率谱。法二：用脉冲出现概率描述。∵基带信号取∵∴对S(t)的分析转化为对ST(t)的分析∴随机过程的数字特征法二：∴令ST(t)=稳态波＋交变波（等效为广义直流和交流）=vT(t)+uT(t)∴vT(t)是ST(t)的统计平均分量以概率p以概率（1-p）将带入uT(t)=an[g1(t-nTs)-g2(t-nTs)]∴对ST(t)的谱分析

4、又转化为对vT(t),uT(t)的谱分析。∴un(t)＝(1-p)[g1(t-nTs)-g2(t-nTs)]以概率p-p[g1(t-nTs)-g2(t-nTs)]以概率1-p-p以概率1-p其中：an=1-p以概率p结论：又∵v(t)=v(t+Ts)是周期信号由傅氏变换其中v(t)的功率谱因为周期信号对应离散谱，根据频移特性∵为离散谱幅度谱功率谱结论1：u(t)的功率谱②代入①①②时移特性又∵

5、UT(f)

6、2=UT(f)·UT*(f)③E[an2]=p(1-p)2+(1–p)p2=p(1–p)代入③

7、得aman=an2=(1-p)2以概率pp2以概率1-p当m=n时当m≠n时aman=(1-p)2以概率p2,am、an的值同时为1－pp2以概率(1–p)2am,an的值同时为–p-p(1-p)以概率2p(1-p),an=1－p,am=－p或反E[aman]=p2(1-p2)+(1-p)2p2+2p(1-p)(-p)(1-p)=0-p以概率1-p∵an=1-p以概率p讨论E(aman)∴PUT(f)=E[

8、UT(f)

9、2]截短交变的功率谱为连续谱交变波的功率谱与g1(t),g2(t)的频谱出现概率

10、有关，是连续谱。稳态波的功率谱与g1(t),g2(t)的频谱出现概率有关，是离散谱。特征：结论2：T=(2N+1)TsN足够大∵ST(t)=vT(t)+uT(t)∴Ps(ω)=Pv(ω)+Pu(ω)单边谱：S(t)的功率谱双边谱：Sa(πmfsTs)在f=mfs处为零点(m≠0)∵g1(t)=0g2(t)=g(t)∴G1(f)=0G2(f)=G(f)g(t)设g(t)为矩形脉冲，且p=1/2∴G(f)=TsSa(πfTs)单极性非归零信号功率谱特征：包含离散谱和连续谱令g1(t)=-g2(t)=g

11、(t)双极性矩形脉冲结论：随机脉冲序列的功率谱包括:1）连续谱Pu(f)2）离散谱Pv(f)无论g1(t)与g2(t)的形式，Pu(f)总是存在(∵G1(f)≠G2(f))当g1(t)与g2(t)为双极性脉冲时Pv(f)=0(p=1/2)双极性非归零信号功率谱特征：只有连续谱同步定时5.3基带传输的常用码型传输码的功率谱结构特性：2、便于提取定时时钟以便接收机实现同步控制1、无直流、很少的低频分量和高频分量1）以便实现远端供电2）信道为低频型带通3、不受信息源统计特性的影响4、易于实现5、具有一定的

12、检错能力不同的码型具有不同的功率谱结构，须根据信道的传输特性来选择密勒码（Miller）AMI码HDB3码PST码CMI码曼彻斯特码（Manchester）AMI码：传号交替反转码规则：代码“1”（传号）----传输码交替为“+1”、“-1”“0”（空号）----传输码“0”例：消息代码：1001100011AMI码：+100–1+1000–1+1特点：1）无直流分量，低频成分很小。2）当出现长串连“0”时，提取定时时钟困难。AMI波形代码波形3）三进制码，实现简单H