第五章数字信号基带传输系统

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1、第五章数字信号基带传输系统§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无码间串扰的基带传输特性§5.6部分响应系统§5.7眼图§5.8眼图§5.9时域均衡§5.1引言来自数据终端的原始数据信号，或者是来自模拟信号经数字化处理后的PCM码组，ΔM序列等等都是基带数字信号。这些信号往往包含丰富的低频分量。数字基带信号基带信号经载波调制，频谱搬移后在信道中传输，称为频带传输。有些场合可以不经过载波调制和解调过程而直接传输，称为基带传输。直接传送基带信号的系统，称之为基带传输系统，它的基本结构如图5—1所示。图

2、5-1数字基带传输系统该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质(例如能够通过从直流至高频的有线线路等)；接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。信道信号形成器：基带传输系统的输入是由终端设备或编码器产生的脉冲序列，它不一定适合直接在信道中传输。信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，

3、利于同步提取和抽样判决。信道：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。另外信道还会进入噪声。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。接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。实际中，基带传输不如频带传输应用广泛但对基带传输的研究仍有意义，因为：频带传输里也同样存在基带传输问题，即，基带传输中包含频带传输的基本问题。线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统。基带传输方式在迅速发展。目前，它不仅用于低速数据传输，而且还用于高

4、速数据传输。§5.2数字基带信号及其频谱特性5.2.1数字基带信号数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号(以下简称为基带信号)的类型有很多，常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换，下面就以矩形脉冲为例介绍几种最常见的基带信号波形。1.单极性不归零波形单极性不归零波形如图5-3（a）所示，这是一种最简单、最常用的基带信号形式。这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。其特点是极性单一，

5、有直流分量，脉冲之间无间隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列时没有位同步信息。2.双极性不归零波形在双极性不归零波形中。脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0，如图5-3(b)所示，由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当0、1符号等可能出现时无直流分量。这样，恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。故双极性波形有利于在信道中传输。3.单极性归零波形单极性归零波形与单极性不归零波形的区别是有电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平（见图5-3(c)），所以称为归零波形。单极性归零波形可以

6、直接提取定时信息，是其他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡波形。4.双极性归零波形它是双极性波形的归零形式，如图5-3(d)所示。由图可见，每个码元内的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。它除了具有双极性不归零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。5.差分波形——这种波形不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，如图5-3(e)所示。图中，电平变表示1，不变表示0，也可以反过来。由于差分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此称为相对码，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形。用差分波形传

7、送代码可以消除设备初始状态的影响，在相位调制系统中用于解决载波相位模糊问题。6.多电平波形当多于一个二进制符号对应一个脉冲的时候。波形统称为多电平波形或多值波形。例如，若令两个二进制符号00对应+3E，01对应+E，10对应-E，11对应+3E，则所得波形为4电平波形，如图5-3(f)所示。由于这种波形的一个脉冲可以代表多个二进制符号，故在高数据速率传输系统中，采用这种信号形式是适宜的。消息代码的电波形并非一定是矩形的，还可以是其他形式。但无论采用什么形式的波形，数字基带信号都可用数学式表示出来。若数字基带信号中各码元波形相同而取值不同，则可用表示。式中，an