通信原理數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)詳解

通信原理數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)詳解演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共34頁(yè)。1優(yōu)選通信原理數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)當(dāng)前2頁(yè)，總共34頁(yè)。2若想消除碼間串?dāng)_，只要第2項(xiàng)為0即可。由于an是隨機(jī)的，要想通過(guò)各項(xiàng)相互抵消使碼間串?dāng)_為0是不行的。

前一碼元影響最大，讓前一碼元的波形在后一碼元抽樣判決時(shí)刻為已衰減為0。前一碼元的波形在后一碼元抽樣判決時(shí)刻未衰減到0，但可在t0+Ts,t0+2Ts等后面碼元抽樣判決時(shí)刻正好為0。6.4.1消除碼間串?dāng)_的基本思想當(dāng)前3頁(yè)，總共34頁(yè)。3考慮到實(shí)際應(yīng)用時(shí)，定時(shí)判決時(shí)刻不一定非常準(zhǔn)確，這樣的尾巴拖得太長(zhǎng)，當(dāng)定時(shí)不準(zhǔn)時(shí)，任一個(gè)碼元都要對(duì)后面好幾個(gè)碼元產(chǎn)生串?dāng)_，或者說(shuō)后面任一個(gè)碼元都要受到前面幾個(gè)碼元的串?dāng)_。因此對(duì)系統(tǒng)還要求適當(dāng)衰減快一些，即尾巴不要拖得太長(zhǎng)。當(dāng)前4頁(yè)，總共34頁(yè)。4無(wú)碼間串?dāng)_系統(tǒng)又稱理想基帶系統(tǒng)。為了設(shè)計(jì)理想基帶系統(tǒng)首先設(shè):即無(wú)噪聲。另外，設(shè)延時(shí)t0=0基帶傳輸特性分析模型H(w)識(shí)別電路6.4.2無(wú)碼間串?dāng)_的條件當(dāng)前5頁(yè)，總共34頁(yè)。51、無(wú)碼間串?dāng)_傳輸?shù)臅r(shí)域條件只要基帶傳輸系統(tǒng)的沖激響應(yīng)波形h(t)僅在本碼元的抽樣時(shí)刻上有最大值，并在其它碼元的抽樣時(shí)刻上均為0，則可消除碼間串?dāng)_。也就是說(shuō)，若對(duì)h(t)在時(shí)刻t=kTs抽樣(設(shè)延遲t0=0)，則應(yīng)有下式成立:當(dāng)前6頁(yè)，總共34頁(yè)。6上式稱為無(wú)碼間串?dāng)_的時(shí)域條件。

即：若h(t)的抽樣值除了在t=0時(shí)不為零外,在其他所有抽樣點(diǎn)上均為零，就不存在碼間串?dāng)_。h(t)尾部衰減要快。

從理論上講，以上兩條可以通過(guò)合理地選擇信號(hào)的波形和信道的特性達(dá)到。下面從研究理想基帶傳輸系統(tǒng)出發(fā)，得出無(wú)碼間串?dāng)_傳輸?shù)念l域特性H(w)滿足的條件。當(dāng)前7頁(yè)，總共34頁(yè)。7根據(jù)h(t)和H()之間存在的傅里葉變換關(guān)系：在t=kTs時(shí)，有把上式的積分區(qū)間用分段積分求和代替，每段長(zhǎng)為2/Ts，則上式可寫成2、無(wú)碼間干擾的頻域條件—奈奎斯特第一準(zhǔn)則尋找滿足

的當(dāng)前8頁(yè)，總共34頁(yè)。8將上式作變量代換：令則有d=d，=+2i/Ts。當(dāng)=(2i1)/Ts時(shí)，=/Ts，于是當(dāng)上式右邊一致收斂時(shí)，求和與積分的次序可以互換，于是有當(dāng)前9頁(yè)，總共34頁(yè)。9這里，我們已把重新?lián)Q為。由傅里葉級(jí)數(shù)可知，若F()是周期為2/Ts的頻率函數(shù)，則可用指數(shù)型傅里葉級(jí)數(shù)表示h(-kTs)是的指數(shù)型傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù)，即有

當(dāng)前10頁(yè)，總共34頁(yè)。10在無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)域條件的要求下，我們得到無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)的基帶傳輸特性應(yīng)滿足（6.4-10）或?qū)懗桑?.4-11）上條件稱為奈奎斯特(Nyquist)第一準(zhǔn)則。基帶系統(tǒng)的總特性H()凡是能符合此要求的，均能消除碼間串?dāng)_。當(dāng)前11頁(yè)，總共34頁(yè)。11頻域條件的物理意義將H()在軸上以2/Ts為間隔切開(kāi)，然后分段沿軸平移到(-/Ts,/Ts)區(qū)間內(nèi)，將它們進(jìn)行疊加，其結(jié)果應(yīng)當(dāng)為一常數(shù)。當(dāng)以1/Ts速率傳輸基帶信號(hào)時(shí)，無(wú)碼間串?dāng)_。當(dāng)以高于1/Ts速率傳輸基帶信號(hào)時(shí)，存在碼間串?dāng)_。可以歸述為：一個(gè)實(shí)際的H()特性若能等效成一個(gè)理想低通濾波器,則可實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_。當(dāng)前12頁(yè)，總共34頁(yè)。12當(dāng)前13頁(yè)，總共34頁(yè)。13（一）理想低通傳輸特性

理想基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸特性具有理想低通特性，其傳輸函數(shù)為6.4.3無(wú)碼間串?dāng)_的傳輸特性的設(shè)計(jì)當(dāng)前14頁(yè)，總共34頁(yè)。14輸入數(shù)據(jù)若以1/Ts波特速率傳送時(shí)，理想低通系統(tǒng)的沖激響應(yīng)在t=0時(shí)不為0,在其它抽樣時(shí)刻(t=kTs,k≠0)都等于0，這表明采用這種波形作為接收波形時(shí)，不存在碼間干擾。當(dāng)前15頁(yè)，總共34頁(yè)。15輸入序列若以1/Ts波特的速率進(jìn)行傳輸時(shí)，所需的最小傳輸帶寬為1/(2Ts)Hz。這是在抽樣時(shí)刻無(wú)碼間串?dāng)_條件下，基帶系統(tǒng)所能達(dá)到的極限情況。當(dāng)前16頁(yè)，總共34頁(yè)。16

頻帶利用率η：?jiǎn)挝活l帶內(nèi)的碼元傳輸速率，單位為Baud/Hz。理想值：基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為η=2波特/赫。通常，我們把1/(2Ts)稱為奈奎斯特帶寬，記為W，則該系統(tǒng)無(wú)碼間串?dāng)_的最高傳輸速率為2W波特，稱為奈奎斯特速率。當(dāng)前17頁(yè)，總共34頁(yè)。17fs>2W（碼元速率大于兩倍系統(tǒng)帶寬值）結(jié)論：當(dāng)碼元速率大于基帶傳輸系統(tǒng)帶寬的兩倍時(shí)，無(wú)法得到一個(gè)無(wú)碼間串?dāng)_的系統(tǒng)，或者說(shuō)無(wú)法設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)碼間串?dāng)_的信號(hào)波形。當(dāng)前18頁(yè)，總共34頁(yè)。18fs=2W（碼元速率等于兩倍系統(tǒng)帶寬值）結(jié)論：唯一可能的傳輸函數(shù)為?￥-￥=+nsTnfH)(WW-sf2sfLLLLsf-2sf-當(dāng)前19頁(yè)，總共34頁(yè)。19fs<2W（碼元速率小于兩倍系統(tǒng)帶寬值）

結(jié)論：多個(gè)H(f)重疊相加的結(jié)果，就有可能使的條件得以滿足。

?￥-￥=+nsTnfH)(WW-sf2sfLLLLsf-2sf-當(dāng)前20頁(yè)，總共34頁(yè)。20例：已知理想低通如圖所示，當(dāng)碼元速率RB=1/Ts

時(shí)，判斷是否能實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸？奈奎斯特速率為多少？解：頻域法0其它∵H(ω

)=1|ω|≤π/TsRB=1/Ts∴生成判斷區(qū)間（-πRB

,πRB)=（-π/Ts

,π/Ts

）又∵要求∴生成、、等當(dāng)前21頁(yè)，總共34頁(yè)。21求和：常數(shù)頻域圖：∴Heq(ω)=常數(shù)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸頻帶利用率當(dāng)前22頁(yè)，總共34頁(yè)。22從時(shí)域理解無(wú)碼間干擾的定義時(shí)域法∵∴h(t)的零點(diǎn)為：又∵無(wú)碼間干擾的時(shí)域條件：1k=00其它h(kTs)=零點(diǎn)間隔與傳輸速率的倒數(shù)相等作圖理解討論RB的變化∴理想低通能實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸，奈氏速率為：當(dāng)前23頁(yè)，總共34頁(yè)。2311011101原生基帶系統(tǒng)沖激響應(yīng)響應(yīng)波形判決脈沖再生基帶11011101時(shí)域圖：識(shí)別點(diǎn)當(dāng)前24頁(yè)，總共34頁(yè)。24系統(tǒng)沖激響應(yīng)有干擾無(wú)干擾無(wú)干擾有干擾響應(yīng)波形討論RB的變化當(dāng)前25頁(yè)，總共34頁(yè)。25結(jié)論：

1）系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸?shù)谋匾獥l件是：1n=00其它整數(shù)h(n

)=2）奈奎斯特速率的值是h(n)零點(diǎn)間隔的倒數(shù)3）其余能實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸?shù)乃俾时饶慰固厮俾事麛?shù)倍。4）頻帶利用率的理論最大值為2

b/sHz。當(dāng)前26頁(yè)，總共34頁(yè)。26理想低通傳輸特性的基帶系統(tǒng)有最大的頻帶利用率，該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在兩個(gè)問(wèn)題：1、理想矩形特性的物理實(shí)現(xiàn)極為困難；2、是理想的沖激響應(yīng)h(t)的“尾巴”很長(zhǎng)，衰減很慢，當(dāng)定時(shí)存在偏差時(shí)，可能出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_?？紤]到實(shí)際的傳輸系統(tǒng)總是可能存在定時(shí)誤差的，一般不采用理想低通系統(tǒng)，而只把這種情況作為理想的“標(biāo)準(zhǔn)”或者作為與別的系統(tǒng)特性進(jìn)行比較時(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)前27頁(yè)，總共34頁(yè)。27習(xí)題6-13為了傳送碼元速率為1000(Band)的數(shù)字基帶信號(hào)，試問(wèn)系統(tǒng)采用題圖中所畫的哪一種傳輸特性比較好？并簡(jiǎn)要說(shuō)明其理由。根據(jù)碼間干擾時(shí)系統(tǒng)傳輸函數(shù)H(ω)應(yīng)滿足的條件分析，圖中所示的三個(gè)傳輸函數(shù)(a),(b),(c)都能夠滿足以1000B的碼元速率無(wú)碼間干擾傳輸。此時(shí)，需要比較a、b、c三個(gè)傳輸函數(shù)在頻帶利用率，單位沖激響應(yīng)收斂速度，實(shí)現(xiàn)難易程度等方面的特性，從而選擇出最好的一種傳輸函數(shù)。當(dāng)前28頁(yè)，總共34頁(yè)。28從頻帶利用率性能方面比較可得：應(yīng)選擇傳輸函數(shù)(b)或(c)。當(dāng)前29頁(yè)，總共34頁(yè)。29例：設(shè)謀基帶傳輸系統(tǒng)具有如圖所示的三角形傳輸函數(shù)：（1)求該系統(tǒng)H(ω)表示式；（2)當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)的傳碼率RB=ω0/π時(shí)，用奈奎斯特準(zhǔn)則驗(yàn)證該系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾的傳輸？當(dāng)前30頁(yè)，總共34頁(yè)。30(2)當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)的傳碼率RB=ω0/π時(shí)，需要以2πRB為間隔對(duì)H(ω)進(jìn)行分段疊加，分析在區(qū)間(-π/Ts,π/Ts)即[-ω0,

ω0]疊加函數(shù)的特性。根據(jù)無(wú)碼間干擾傳輸條件，該系統(tǒng)不能以RB=ω0/π率實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸。當(dāng)前31頁(yè)，總共34頁(yè)。31（二）余弦滾降特性為了解決理想低通特性存在的問(wèn)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”。特征：頻帶利用率η<2余弦滾降傳輸特性H(ω)可表示為當(dāng)前32頁(yè)，總共34頁(yè)。32奇對(duì)