現(xiàn)代通信原理數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

現(xiàn)代通信原理 第 7章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 數(shù)字基帶信號的編碼 數(shù)字基帶信號的頻譜分析 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng) 基帶傳輸系統(tǒng)的性能改進(jìn)技術(shù) 眼 圖 數(shù)字基帶信號的編碼 數(shù)字基帶信號的編碼原則 二元碼 三元碼 多元碼 數(shù)字基帶信號的編碼原則 (1) 碼型中低頻 、 高頻分量盡量少 。 (2) 碼型中應(yīng)包含定時(shí)信息 ， 以便定時(shí)提取 。 (3) 碼型變換 (編譯碼 )設(shè)備要簡單可靠 。 (4) 碼型具有一定檢錯能力 ， 若傳輸碼型有一定的規(guī)律性 ， 則就可根據(jù)這一規(guī)律性來檢測傳輸質(zhì)量 ， 以便做到自動監(jiān)測 。 (5) 編碼方案對發(fā)送消息類型不應(yīng)有任何限制 ， 適合于所有的二進(jìn)制信號 。 (6) 低誤碼增值 。 (7) 高的編碼效率 。 二元碼 圖 幾種常用的二元碼波形 1. 單極性非歸零碼 2. 雙極性非歸零碼 3. 單極性歸零碼 4. 差分碼 5. 數(shù)字雙相碼 6. 傳號反轉(zhuǎn)碼 7. 密勒碼 圖 幾種常用的二元碼波形 (c ) 單極性歸零碼001100010 0 0 0 00 00a ) 單極性碼(b ) 雙極性碼二進(jìn)制代碼( d )雙極性傳號差分碼0t( e )三元碼 1. 傳號交替反轉(zhuǎn)碼 圖 圖上還畫出二元雙極性非歸零碼的功率譜 ， 以資比較 。 低頻分量較小 ， 能量集中在頻率為 1/2碼速之處 。 位定時(shí)頻率 (即碼速頻率 )分量雖然為 0， 但只要將基帶信號經(jīng)全波整流變?yōu)槎獨(dú)w零碼 ， 即可得到定時(shí)信號 。 2. 圖 0 . 5 1 . 000 . 51 . 0歸一化功率譜非歸零碼H D B 3A M 多元碼 為了進(jìn)一步提高頻帶利用率 ， 可以采用信號幅度具有更多取值的數(shù)字基帶信號 ， 即多元碼 。 在多元碼中 ， 每個符號可以用來表示一個二進(jìn)制碼組 ， 因而成倍地提高了頻帶利用率 。 對于 可以用 M=2 與二元碼傳輸相比 ， ， 即頻帶利用率提高為 圖 2圖 211101 0 0 0 1 10 數(shù)字基帶信號的頻譜分析 分析隨機(jī)脈沖序列的功率譜之后 ， 就可知道信號功率的分布 ， 根據(jù)主要功率集中在哪個頻段 ， 便可確定信號帶寬 。 從而可以考慮信道帶寬和傳輸網(wǎng)絡(luò) (濾波器 、 均衡器等 )的傳輸函數(shù)等等 。 同時(shí)利用它的離散譜是否存在這一特點(diǎn) ， 可以明確能否從脈沖序列中直接提取所需的離散分量和采取怎樣的方法可以從序列中獲得所需的離散分量 ， 以便在接收端用這些成分作為同步定時(shí) 。 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成 基帶信號傳輸系統(tǒng)的典型模型如 圖 了便于分析，把數(shù)字基帶信號的產(chǎn)生過程分成碼型編碼和波形形成兩步，碼型編碼的作用是將數(shù)字信號編成合適的代碼，其輸出信號為脈沖序列，波形形成網(wǎng)絡(luò)的作用則是將每個脈沖轉(zhuǎn)換為一個更適合信道傳輸?shù)牟ㄐ巍?圖 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)組成圖 基帶碼 型編碼 波形 形成 發(fā)送 信道 接收 濾波器 再生 抽樣 判決 碼形 譯碼 C() 同步提 取電路 噪生 n(t) 輸入 a b c d ) ) y(t ) e f 輸出 gT(t ) d(t ) 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析 第一項(xiàng) 第 它是判斷 第二項(xiàng)是由無窮多項(xiàng)組成 ， 它代表除第 稱為碼間串?dāng)_ 。 通常與第 反之串?dāng)_越小 。 在正常通信時(shí)我們總是希望這一項(xiàng)為零 ， 但要消除碼間串?dāng)_ ， 使 因?yàn)?所以只有讓 ， 也就是選擇一個合適的傳輸特性 H()即可 。 第三項(xiàng) nR(第 它由信道噪聲引起 ， 是一個隨機(jī)變量 ， 也要影響第 我們同樣希望它為零 ， 或者越小越好 。 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng) 無碼間串?dāng)_的系統(tǒng)等效特性 幾種常用的無碼間串?dāng)_的傳輸特性 無碼間串?dāng)_條件下噪聲對系統(tǒng)傳輸特性的影響 無碼間串?dāng)_的系統(tǒng)等效特性 1. 無碼間串?dāng)_系統(tǒng)傳輸特性的數(shù)學(xué)分析 2. 的物理意義 3. 碼元速率 帶寬 4. 關(guān)于數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的信道帶寬的設(shè)計(jì)問題 幾種常用的無碼間串?dāng)_的傳輸特性 表 了使用方便起見，一律用頻率坐標(biāo)代替角頻率坐標(biāo)，其 123中 (2，相當(dāng)于角頻率為 / 表 幾種常用的無碼間串?dāng)_傳輸特性 無碼間串?dāng)_條件下噪聲對系統(tǒng)傳輸特性的影響 1. 誤碼率 2. 誤碼率 的關(guān)系曲線 (1) 在信噪功率比 相同條件下 ， 雙極性信號的誤碼率比單極性的低 ， 抗干擾性能好 。 (2) 在誤碼率相同條件下 ， 單極性信號需要的信噪功率比要比雙極性的高 3 (3) 曲線總的趨勢是 ， 但當(dāng) 達(dá)到一定值以后 ， ， 圖 的曲線 圖 的曲線 四進(jìn)制單極性二進(jìn)制單極性二進(jìn)制雙極性P ( d B )18107106105104102 01 51 050110210四進(jìn)制雙極性103 5P 基帶傳輸系統(tǒng)的性能改進(jìn)技術(shù) 部分響應(yīng)技術(shù) 均衡技術(shù) 部分響應(yīng)技術(shù) 部分響應(yīng)系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)是在碼元速率等于 2即頻帶利用率為 2B/ 去掉在各取樣瞬間無碼間串?dāng)_的限制 ， 以求得比較容易實(shí)現(xiàn)的波形 。 均衡技術(shù) 均衡是指對傳輸系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性進(jìn)行的校正 。各種傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?， 一般由一些不同頻率的分量組成 。 若不同頻率分量經(jīng)傳輸后有相同的輸入輸出幅度比和相同的時(shí)延 (各分量間的相位仍保持原有的關(guān)系 )， 則信號波形經(jīng)傳輸后不產(chǎn)生畸變 。 但實(shí)際信道的衰耗隨頻率的變化而變化 ， 因而信號產(chǎn)生畸變 。采用均衡技術(shù)調(diào)整接收信號各頻率成分的幅度和相位 (調(diào)整相位相當(dāng)于調(diào)整時(shí)延 )， 就能使信道具有良好的傳輸特性 ， 具體措施是在設(shè)備中加均衡器 。 圖 時(shí)域均衡的基本波形 圖 時(shí)域均衡的基本波形 x ( t )( a ) ( b )0t 眼 圖 眼圖對數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的性能給出了很多有用的情況 ， 可以從中看出碼間串?dāng)_的大小