第5章-數字基帶傳輸技術

第5章數字基帶傳輸技術§5.1數字基帶信號概述§5.2基帶傳輸的常用碼型§5.3基帶傳輸與碼間干擾§5.4無碼間干擾的基帶傳輸§5.5部分響應系統§5.6眼圖信道信號形成器接收濾波器信道數字基帶信號隨機噪聲干擾抽樣判決定時信息提取基帶信號輸出

數字基帶傳輸系統

數字調制信道數字解調抽樣判決定時信息提取隨機噪聲干擾數字基帶信號輸入基帶信號恢復輸出

數字頻帶傳輸系統

§5.1數字基帶信號概述對于基帶傳輸信道低端受限的系統，傳輸碼的頻譜中低頻成份應盡量少，同時不能包含直流成份。碼型變換過程中對任何信源應具有透明性。即不同信源所產生的原始基帶信號通過相同的碼型變換后都能適合信道傳輸，碼型設計要與信源的統計特性無關。碼型變換后便于接收端提取位定時等同步信息。為了提高傳輸的可靠性，碼型變換后應自身具有糾檢錯能力。為了節(jié)省傳輸帶寬和防止串擾的發(fā)生，碼型變換后應盡量減少基帶信號頻譜中的高頻成份。碼型變換的編譯碼設備應盡可能簡單。傳輸碼型設計的原則傳輸碼型的常用波形t+E0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts101101t+E010110Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts－E1單極性不歸零波形雙極性不歸零波形傳輸碼型的常用波形t+E0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts101101t+E0101101Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts－E單極性歸零波形雙極性歸零波形傳輸碼型的常用波形t+E0101101Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts－E差分波形§5.2基帶傳輸的常用碼型傳號交替反轉碼（AMI碼）三階高密度雙極性碼（HDB3）數字雙相碼密勒碼傳號交替反轉碼（AMI碼)Ts2Ts3Ts4Ts5Ts7Ts8Ts9Tstt00+E+E－E11111000三階高密度雙極性碼（HDB3）tttt0t0t0t0t+E+E+E+E－E－E－ENRZAMIHDB3(1)HDB3(2)10000110000010數字雙相碼Ts2Ts3Ts4Ts5Ts7Ts8Ts9Tstt00+E+E－E11111000密勒碼Ts2Ts3Ts4Ts5Ts7Ts8Ts9Tstt00+E+E－E11111000單極性不歸零信號

圖5-6單極性不歸零信號的功率譜

圖5-8單極性歸零信號的功率譜

圖5-7單極性歸零信號

§5.3基帶傳輸與碼間干擾再生判決原理碼間干擾數字基帶傳輸系統

接收濾波器輸出信號限幅門限限幅器輸出抽樣脈沖判決輸出Ts111100tttt

再生判決原理發(fā)送濾波器信道接收濾波器抽樣判決器噪聲干擾

基帶系統傳遞函數模型接收信號

判決變量接收濾波器作用限制傳輸信道引入噪聲與發(fā)送濾波器共同得到所需形狀的基帶信號波形有用信號碼間干擾(ISI)隨機噪聲

基帶傳輸中的碼間串擾

§5.3無碼間干擾的基帶傳輸無碼間干擾的傳輸條件

1.具有理想低通傳輸特性的系統傳遞函數頻譜h(t)和h(t-T)間無碼間干擾示意圖

h(t)時域波形曲線具有理想低通傳輸特性系統的特點符合無碼間干擾的傳輸條件，但實際中難以實現。時域系統的波形，其“尾巴”衰減慢，因而為了防止抽樣過程產生碼間干擾，對定時精度要求高。系統的頻帶利用率較高，

。2.升余弦系統升余弦系統的分割升余弦系統特點符合無碼間干擾的傳輸條件，具有滾降特性，實際中容易實現。時域

系統的波形在兩個抽樣點之間要過一次零點，因而“尾巴”衰減快，可以降低對定時精度的影響。系統的頻帶利用率較低，

。

余弦滾降系統

§5.5部分響應系統問題的提出：如何做到高的頻譜利用率（2Baud/Hz)

滾降特性波形尾巴衰減快，對定時精度要求低奈奎斯特第二準則－部分響應波形有控制地在某些碼元的抽樣時刻引入碼間干擾，而在其它碼元的抽樣時刻無碼間干擾，能夠使頻帶利用率達到理論最大值，同時降低對定時精度要求27相隔一個碼元周期的抽樣函數波形尾巴剛好正負相反，利用這個特性構成尾巴衰減很快的脈沖波形

g(t)及其頻譜

t0g(t)10t31

碼元發(fā)生串擾的示意圖

第一類部分響應系統相加TsTs發(fā)送濾波器接收濾波器模2抽樣脈沖預編碼相關編碼模處理

常見的部分響應波形類別R1R2R3R4R5二進制輸入時的Ck電平數012I113II1215III

21

-15類別R1R2R3R4R5二進制輸入時的Ck電平數IV10-13V-1020-15續(xù)表（2）相減2Ts2Ts發(fā)送濾波器接收濾波器模8抽樣脈沖預編碼相關編碼模處理第四類部分響應系統基帶信號波形及眼圖

§5.6眼圖眼圖模型

眼圖的工程實用信息最佳抽樣時刻應該選在眼睛張開最大的時刻；眼圖斜邊的斜率表示了系統對定時抖動的靈敏度，斜邊越陡，系統對定時抖動越敏感；眼圖左角或右角陰影部分的水平寬度表示信號零點的變化范圍，通常稱為零點失真量（在許多接收設備中，定時信息就是通過信號零點位置來提取的，對于這種設備零點失真量就顯得非常重要）；在抽樣時刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號的失真量；抽樣時刻上、下兩個陰影區(qū)間隔的一半叫最小噪聲容限，噪聲瞬時值超過它之后就可能發(fā)生誤判；眼圖中橫軸對應判決門限電平。

課堂測驗1.已知某信息序列為0100001010000010000，分別畫出該序列采用AMI、HDB3和密勒碼編碼后的輸出波形。2.已知某基帶傳輸系統具有理想低通傳輸特性，其截止頻率為60KHz。（1）若該基帶系統采用8進制進行傳輸，其信息速率為9600Kbps，是否