國防科大通信原理第6講20130412

第6講數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)(4.3~4.4)通信原理第4章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)4.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

4.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性4.5基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能4.6部分響應和時域均衡主要內容4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾4.3.1數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的組成4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾基帶系統(tǒng)的各點波形示意圖輸入信號碼型變換后傳輸?shù)牟ㄐ涡诺垒敵鼋邮諡V波輸出位定時脈沖恢復的信息錯誤碼元4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾第7個碼元發(fā)生了誤碼，由接收端抽樣判決器的錯誤判決造成。原因有二：①碼間串擾：傳輸特性不理想造成波形的畸變，影響相鄰碼元的正確判決②信道噪聲：一般為加性高斯噪聲4.3.1數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的組成基帶信號傳輸質量的優(yōu)劣可用眼圖來大致表示4.3.3定量分析4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾式中:gT(t)為發(fā)送濾波器GT()的沖激響應4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾抽樣判決器對r(t)進行判決，以確定接收序列的估計序列{an}4.3.3定量分析

r(t)為各時刻h(t)以an為系數(shù)的疊加，再加噪聲4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾實際抽樣值包括三部分：4.3.3定量分析（3）nk(kTs)：輸出噪聲在抽樣瞬間的值，屬干擾（1）akh(0)：有用信號，確定ak的依據(jù)屬碼間串擾顯然，我們希望后兩項值越小越好。（2）9問題—先假設沒有噪聲時的情況

H(f)滿足什么條件，使得輸出信號y(t)中無碼間串擾，以使抽樣判決器正確判決，恢復出發(fā)送序列的估計序列{an’}？10第4章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)4.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性4.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型4.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性4.5基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能4.6

部分響應和時域均衡114.4無碼間串擾的基帶傳輸特性4.4.1消除碼間串擾的基本思想若想消除碼間串擾，應使

——無碼間串擾的時域條件124.4無碼間串擾的基帶傳輸特性兩種可能：（1）通過各項互相抵消使等式為0；（2）由于an是隨機的，要想通過各項相互抵消使碼間串擾為0是不行的。采樣時刻為0值134.4無碼間串擾的基帶傳輸特性4.4.2無碼間串擾的條件時域條件注：若h(t)的抽樣值除了在t=0時不為零外，在其它所有抽樣點上均為零，就不存在碼間串擾。

無碼間串擾的時域條件144.4無碼間串擾的基帶傳輸特性舉例：tTs3Ts-Ts-3Ts0.5TsTs1.5Ts-0.5Ts-Ts-1.5Tst0.5Ts1.5Ts-0.5Ts-1.5Tst15

滿足無碼間串擾的傳輸特性不止一個，我們在實際系統(tǒng)中到底應該選哪一個？為什么要這樣選？4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

具體傳輸過程中要受很多因素制約，設計因素？定時誤差？等等164.4無碼間串擾的基帶傳輸特性傳輸特性：174.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

無碼間串擾傳輸特性的選擇依據(jù)：

帶寬小；

拖尾振蕩幅度小，收斂快；容易實現(xiàn)；184.4無碼間串擾的基帶傳輸特性頻域條件推導在t=kTs時，有把上式的積分區(qū)間用分段積分求和代替，每段長為2/Ts，則上式可寫成194.4無碼間串擾的基帶傳輸特性令則d=d,=+2i/Ts

，當=(2i1)/Ts時，=/Ts204.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

由傅立葉級數(shù)可知，若F()是周期為2/Ts的頻率函數(shù)，則可用指數(shù)型傅立葉級數(shù)表示214.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

將上式與上面的h(kTs)式對照，h(kTs)就是的指數(shù)型傅立葉級數(shù)的系數(shù)，即有

224.4無碼間串擾的基帶傳輸特性在無碼間串擾時域條件的要求下，我們得到無碼間串擾時的基帶傳輸特性應滿足或寫成上述條件稱為奈奎斯特(Nyquist)第一準則。234.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

頻域條件的物理意義：將H()在軸上以2/Ts為間隔切開，然后分段沿軸平移到(-/Ts,/Ts)區(qū)間內，將它們進行疊加，其結果應當為一常數(shù)（不必一定是

Ts

）。244.4無碼間串擾的基帶傳輸特性25AnyQuestions?

頻域條件的物理意義：這一過程可以歸述為：一個實際的H()特性若能等效成一個理想（矩形）低通濾波器，則可實現(xiàn)無碼間串擾。濾波器的帶寬和碼元速率有何關系？4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性26

頻域條件的討論fs>2W（碼元速率大于兩倍系統(tǒng)帶寬）

結論：當碼元速率大于基帶傳輸系統(tǒng)帶寬的兩倍時，無法得到一個無碼間串擾的系統(tǒng)，或者說無法設計一個無碼間串擾的信號波形。4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性27fs

=2W（碼元速率等于兩倍系統(tǒng)帶寬）結論：唯一可能的傳輸函數(shù)為4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性28fs<2W（碼元速率小于兩倍系統(tǒng)帶寬）結論：多個H()重疊相加的結果，就有可能滿足:4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性294.4無碼間串擾的基帶傳輸特性4.4.3無碼間串擾的傳輸特性的設計滿足奈奎斯特第一準則并不是唯一的要求。理想低通特性滿足奈奎斯特第一準則的H()有很多種，容易想到的一種極限情況，就是H()為理想低通型，即304.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

它的沖激響應為h(t)在t=kTs

(k0)時有周期性零點，當發(fā)送序列的時間間隔為Ts時，正好巧妙地利用了這些零點。只要接收端在t=kTs時間點上抽樣，就能實現(xiàn)無碼間串擾。31可見：由于h(t)在t=kTs(k0)時刻取零點，接收端在t=kTs時間點上采樣即可實現(xiàn)無碼間串擾注意：這是在濾波器工作正常的條件下得出的結論。若濾波器性能惡化，情況將很不一樣！4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性324.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

由理想低通特性還可以看出，對于帶寬為的理想低通傳輸特性：若輸入數(shù)據(jù)以RB=1/Ts波特的速率進行傳輸，則在抽樣時刻上不存在碼間串擾。若以高于1/Ts波特的碼元速率傳送時，將存在碼間串擾。 通常將此帶寬B稱為奈奎斯特帶寬，將RB稱為奈奎斯特速率。334.4無碼間串擾的基帶傳輸特性此基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為存在問題：這種特性在物理上是無法實現(xiàn)的；并且h(t)的振蕩衰減慢，使之對定時精度要求很高。故不能實用。為了解決理想低通特性存在的問題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這稱為“滾降”。如何滾降？滾降要滿足什么條件？效率如何設計？344.4無碼間串擾的基帶傳輸特性余弦滾降特性一種常用的滾降特性是余弦滾降特性：奇對稱的余弦滾降特性354.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

只要H()在滾降段中心頻率處（與奈奎斯特帶寬相對應）呈奇對稱的幅度特性，就必然可以滿足奈奎斯特第一準則，從而實現(xiàn)無碼間串擾傳輸。奇對稱的余弦滾降特性364.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

按余弦特性滾降的傳輸函數(shù)可表示為

相應的h(t)為為滾降系數(shù)，用于描述滾降程度。它定義為374.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

fN

－奈奎斯特帶寬，

f

－超出奈奎斯特帶寬的擴展量幾種滾降特性和沖激響應曲線384.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

滾降系數(shù)越大，h(t)的拖尾衰減越快滾降使帶寬增大為余弦滾降系統(tǒng)的最高頻帶利用率為394.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

當=0時，即為前面所述的理想低通系統(tǒng)；當=1時，即為升余弦頻譜特性，這時H()可表示為404.4無碼間串擾的基帶傳輸特性＝1的升余弦滾降特性的h(t)滿足抽樣值上無串擾的傳輸條件，且各抽樣值之間又增加了一個零點，而且它的尾部衰減較快(與t2

成反比)，這有利于減小碼間串擾和位定時誤差的影響。但這種系統(tǒng)所占頻帶最寬，是理想低通系統(tǒng)的2倍，因而頻帶利用率為1波特/赫，是二進制基帶系統(tǒng)最高利用率的一半。41滾降系數(shù)越大，h(t)的拖尾衰減越快余弦滾降系統(tǒng)的最高頻帶利用率為余弦滾降濾波器滾降使帶寬增大為余弦滾降濾波器的設計數(shù)字濾波器（方便改變參數(shù)）大于理想低通優(yōu)于理想低通低于理想低通4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性424.4無碼間串擾的基帶傳輸特性

在以上討論中并沒有涉及H()的相移特性。實際上它的相移特性一般不為零，故需要加以考慮。在推導奈奎斯特第一準則公式的過程中，我們并沒有指定H()是實函數(shù)，所以，該公式對于一般特性的H()均適用。43無碼間串擾濾波器位于何處？一般在發(fā)端！4.4無碼間串擾的基帶傳輸特性44小結

無碼間串擾的時域條件；基帶傳輸系統(tǒng)無碼間串擾的頻域條件；無碼間串擾的傳輸特性的設計。奈奎斯特第一準則：理想低通信道的截