第5章-數(shù)字基帶傳輸技術(shù)

第5章數(shù)字基帶傳輸技術(shù)§5.1數(shù)字基帶信號概述§5.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a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(yīng)系統(tǒng)§5.6眼圖信道信號形成器接收濾波器信道數(shù)字基帶信號隨機(jī)噪聲干擾抽樣判決定時信息提取基帶信號輸出

數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

數(shù)字調(diào)制信道數(shù)字解調(diào)抽樣判決定時信息提取隨機(jī)噪聲干擾數(shù)字基帶信號輸入基帶信號恢復(fù)輸出

數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)

§5.1數(shù)字基帶信號概述對于基帶傳輸信道低端受限的系統(tǒng)，傳輸碼的頻譜中低頻成份應(yīng)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(yīng)具有透明性。即不同信源所產(chǎn)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(shè)計要與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)。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?shù)目煽啃裕a型變換后應(yīng)自身具有糾檢錯能力。為了節(jié)省傳輸帶寬和防止串?dāng)_的發(fā)生，碼型變換后應(yīng)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(shè)備應(yīng)盡可能簡單。傳輸碼型設(shè)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?shù)某Ｓ么a型傳號交替反轉(zhuǎn)碼（AMI碼）三階高密度雙極性碼（HDB3）數(shù)字雙相碼密勒碼傳號交替反轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

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(tǒng)傳遞函數(shù)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(jī)噪聲

基帶傳輸中的碼間串?dāng)_

§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(tǒng)傳遞函數(shù)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(tǒng)的特點(diǎn)符合無碼間干擾的傳輸條件，但實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)。時域系統(tǒng)的波形，其“尾巴”衰減慢，因而為了防止抽樣過程產(chǎn)生碼間干擾，對定時精度要求高。系統(tǒng)的頻帶利用率較高，

。2.升余弦系統(tǒng)升余弦系統(tǒng)的分割升余弦系統(tǒng)特點(diǎn)符合無碼間干擾的傳輸條件，具有滾降特性，實(shí)際中容易實(shí)現(xiàn)。時域

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

。

余弦滾降系統(tǒng)

§5.5部分響應(yīng)系統(tǒng)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(zhǔn)則－部分響應(yīng)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(dá)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(shù)波形尾巴剛好正負(fù)相反，利用這個特性構(gòu)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?dāng)_的示意圖

第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)相加TsTs發(fā)送濾波器接收濾波器模2抽樣脈沖預(yù)編碼相關(guān)編碼模處理

常見的部分響應(yīng)波形類別R1R2R3R4R5二進(jìn)制輸入時的Ck電平數(shù)012I113II1215III

21

-15類別R1R2R3R4R5二進(jìn)制輸入時的Ck電平數(shù)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(yù)編碼相關(guān)編碼模處理第四類部分響應(yīng)系統(tǒng)基帶信號波形及眼圖

§5.6眼圖眼圖模型

眼圖的工程實(shí)用信息最佳抽樣時刻應(yīng)該選在眼睛張開最大的時刻；眼圖斜邊的斜率表示了系統(tǒng)對定時抖動的靈敏度，斜邊越陡，系統(tǒng)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(diǎn)的變化范圍，通常稱為零點(diǎn)失真量（在許多接收設(shè)備中，定時信息就是通過信號零點(diǎn)位置來提取的，對于這種設(shè)備零點(diǎn)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(yīng)判決門限電平。

課堂測驗(yàn)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(tǒng)具有理想低通傳輸特性，其截止頻率為60KHz。（1）若該基帶系統(tǒng)采用8進(jìn)制進(jìn)行傳輸，其信息速率為9600Kbps，是否