ch5.數(shù)字信號基帶傳輸系統(tǒng)

1、明德明德 礪志礪志 博學(xué)博學(xué) 篤行篤行計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：賈偉賈偉E-Mail：JWB1 第第5章章數(shù)字信號基帶傳輸數(shù)字信號基帶傳輸基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)2噪聲源噪聲源信信 源源信道編碼信道編碼信源編碼信源編碼調(diào)調(diào) 制制 器器信信 道道解解 調(diào)調(diào) 器器信信 宿宿信道譯碼信道譯碼信源譯碼信源譯碼內(nèi)容內(nèi)容u數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成 u數(shù)字基帶信號常用碼型數(shù)字基帶信號常用碼型 u數(shù)字基帶信號功率譜數(shù)字基帶信號功率譜 u數(shù)字基帶傳輸中碼間串?dāng)_數(shù)字基帶傳輸中碼間串?dāng)_u無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng) u噪聲對傳輸性能的影響噪聲對傳輸性能的影響 u眼圖眼圖

2、u時域均衡時域均衡 u部分響應(yīng)系統(tǒng)部分響應(yīng)系統(tǒng) 3明德明德 礪志礪志 博學(xué)博學(xué) 篤行篤行計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：賈偉賈偉E-Mail：JWB45.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成 數(shù)字基帶傳輸和數(shù)字頻帶傳輸數(shù)字基帶傳輸和數(shù)字頻帶傳輸u數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號n 來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號，或者模擬信號經(jīng)數(shù)字化處理后的來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號，或者模擬信號經(jīng)數(shù)字化處理后的數(shù)字信號；頻譜都是從零頻或零頻附近開始數(shù)字信號；頻譜都是從零頻或零頻附近開始 ，其功率主要集中在，其功率主要集中在一個有限的頻帶范圍內(nèi)一個有限的頻帶范圍內(nèi) 。u數(shù)字基帶傳輸數(shù)字基帶傳輸n 不經(jīng)過調(diào)制直

3、接進(jìn)行數(shù)字信號的傳輸稱為數(shù)字信號的基帶傳輸。不經(jīng)過調(diào)制直接進(jìn)行數(shù)字信號的傳輸稱為數(shù)字信號的基帶傳輸。n 一般要進(jìn)行信道編碼（將一般要進(jìn)行信道編碼（將基本碼型基本碼型編碼成在比較適合在信道上傳編碼成在比較適合在信道上傳輸?shù)妮數(shù)木€路碼型線路碼型在廣義的調(diào)制含義下成為在廣義的調(diào)制含義下成為編碼調(diào)制編碼調(diào)制，與之對應(yīng)，與之對應(yīng)的稱為載波調(diào)制（狹義的調(diào)制）。）的稱為載波調(diào)制（狹義的調(diào)制）。）u數(shù)字頻帶傳輸數(shù)字頻帶傳輸n 經(jīng)過調(diào)制，利用載波傳輸調(diào)制后的頻帶信號稱為數(shù)字信號的頻帶經(jīng)過調(diào)制，利用載波傳輸調(diào)制后的頻帶信號稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸。傳輸。5基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)6脈沖形成器輸入發(fā)送濾波器定時脈沖輸

4、出信道信號形成器信道接收濾波器抽樣判決器同步提取 n t恢復(fù)原恢復(fù)原來基帶來基帶信號信號 ( )RG將原始二進(jìn)制序列將原始二進(jìn)制序列變換成比較適合信變換成比較適合信道傳輸?shù)拇a型，并道傳輸?shù)拇a型，并提供同步定時信息提供同步定時信息將輸入的矩形將輸入的矩形脈沖變換成適脈沖變換成適合信道傳輸?shù)暮闲诺纻鬏數(shù)牟ㄐ尾ㄐ?常為有線信道常為有線信道會引入噪聲會引入噪聲濾除帶外濾除帶外噪聲，對噪聲，對信道特性信道特性進(jìn)行均衡進(jìn)行均衡基帶傳輸系統(tǒng)中的波形基帶傳輸系統(tǒng)中的波形7( )RG明德明德 礪志礪志 博學(xué)博學(xué) 篤行篤行計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：賈偉賈偉E-Mail：JWB85.2 數(shù)字基帶信號常

5、用碼型數(shù)字基帶信號常用碼型 數(shù)字基帶信號碼型設(shè)計原則數(shù)字基帶信號碼型設(shè)計原則u碼型中碼型中低頻、高頻低頻、高頻分量盡量分量盡量少少。u碼型中應(yīng)碼型中應(yīng)包含定時包含定時信息，以便定時提取。信息，以便定時提取。u碼型碼型變換設(shè)備要簡單變換設(shè)備要簡單可靠?？煽?。u碼型具有一定碼型具有一定檢錯能力檢錯能力，若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，就，若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，就可根據(jù)這一規(guī)律性來檢測傳輸質(zhì)量，以便做到自動檢測。可根據(jù)這一規(guī)律性來檢測傳輸質(zhì)量，以便做到自動檢測。u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。這種與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)的特

6、性稱為對信二進(jìn)制信號。這種與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)的特性稱為對信源具有源具有透明性透明性。u低誤碼增殖低誤碼增殖，誤碼增殖是指單個數(shù)字傳輸錯誤在接收端解，誤碼增殖是指單個數(shù)字傳輸錯誤在接收端解碼時，造成錯誤碼元的平均個數(shù)增加。從傳輸質(zhì)量要求出碼時，造成錯誤碼元的平均個數(shù)增加。從傳輸質(zhì)量要求出發(fā)，希望它越小越好。發(fā)，希望它越小越好。u高的高的編碼效率編碼效率 9數(shù)字基帶信號碼型分類數(shù)字基帶信號碼型分類u二元碼二元碼u三元碼三元碼u多元碼多元碼u基本碼型基本碼型n(a)單極性碼單極性碼n(b)雙極性碼雙極性碼n(c)單歸零碼單歸零碼n(d)雙歸零碼雙歸零碼n(e)差分碼差分碼u線路碼型線路碼型n1.A

7、MI碼碼(傳號交替反轉(zhuǎn)傳號交替反轉(zhuǎn)碼碼)n2.HDB3碼碼(3階高密度雙階高密度雙極性碼極性碼)n3.雙相碼雙相碼n4.CMI碼碼(傳號反轉(zhuǎn)碼傳號反轉(zhuǎn)碼)n5.nBmB碼碼n6.多電平碼多電平碼二二.基本碼型基本碼型(分類分類)u 在數(shù)字基本傳輸中，基本碼型在數(shù)字基本傳輸中，基本碼型一般用于設(shè)備內(nèi)部和近距離的傳輸，或一般用于設(shè)備內(nèi)部和近距離的傳輸，或用作過渡碼型用作過渡碼型，一般不用做通信信道上的信號傳輸（采用線路碼）。，一般不用做通信信道上的信號傳輸（采用線路碼）。極性極性單極單極雙極雙極歸歸零零不不 歸零歸零 單極單極 不歸零不歸零 雙極雙極 不歸零不歸零歸零歸零單極單極 歸零歸零雙極雙極

8、 歸零歸零差分編碼差分編碼sT歸零（歸零（RZ）：占空比）：占空比 B時，時，H(f)=0。分三種情況討論如下：。分三種情況討論如下：u情況情況1：rs2BBB)( fHBrs2sr2srsrBrsBrssrBrsiseqrifHfH)(無法選擇無法選擇H(f)確保確保Heq(f)=Ts!奈奎斯特第一準(zhǔn)則討論奈奎斯特第一準(zhǔn)則討論u情況情況2：rs=2B,BB)( fH2sr2srsrsriseqrifHfH)(只有一種只有一種H(f)能導(dǎo)致能導(dǎo)致Heq(f)=Ts!)( , 0,)(其它BfTfHs對應(yīng)傳輸帶寬最小的情況！對應(yīng)傳輸帶寬最小的情況！奈奎斯特第一準(zhǔn)則討論奈奎斯特第一準(zhǔn)則討論u情況情

9、況3：rsrs/2的基帶傳輸系統(tǒng)為升余弦滾降特性的基帶傳輸系統(tǒng)為升余弦滾降特性頻域條件的物理意義頻域條件的物理意義u頻域條件的物理意義頻域條件的物理意義n將將H( )在在 軸上以軸上以2 /Ts為間隔切開，然為間隔切開，然后分段沿后分段沿 軸平移到軸平移到(- /Ts, /Ts)區(qū)間內(nèi)，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)將它們進(jìn)行疊加，其結(jié)果應(yīng)當(dāng)為一常數(shù)（不必一定是（不必一定是Ts ）。）。 n這一過程可以歸述為：一個實際的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?dāng)_。濾波器，則可實現(xiàn)無碼間串?dāng)_。s

10、TsT3sTsT3 H( )0isTiH2是是H(H( ) )移位移位2 2 i/Ti/Ts s再相加而成的，只要檢再相加而成的，只要檢查在區(qū)間（查在區(qū)間（- - /T/Ts s， /T/Ts s）上能否疊加出）上能否疊加出一根水平直線即可判斷有無碼間干擾。一根水平直線即可判斷有無碼間干擾。速率，劃分區(qū)間取決于傳輸2sr第一準(zhǔn)則的物理解釋第一準(zhǔn)則的物理解釋例：例： 0sTP( )rs=1/Ts?rs=2/Ts?sT 0P( )sTsTsT2sT2rs=1/Ts? 0P( )sTsTrs=1/Ts?rs=1/(2Ts)? 0P( )sTsTsT2sT2rs=1/Ts?判斷下列系統(tǒng)是否有碼間干擾?

11、二二.理想基帶傳輸系統(tǒng)理想基帶傳輸系統(tǒng) 99TtTtdfefHthTTftj/sin)()(2/12/12T為碼元持續(xù)時間為碼元持續(xù)時間1( )0HT其他10B/T/T( )H12 B22 B32 B12 B22 B32 B0( )h t5.5 無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng) u一一.無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的要求無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的要求 u二二.理想基帶傳輸系統(tǒng)理想基帶傳輸系統(tǒng) u三三.無碼間串?dāng)_的等效特性無碼間串?dāng)_的等效特性 u四四.升余弦滾降傳輸特性升余弦滾降傳輸特性 100一、無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的要求一、無碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的要求 101 抽樣點(diǎn)上無碼間串?dāng)_ 01

12、()0sjkh tjk Tjk010()00skh tkTk或 h(t)尾部衰減快 0000( )()()()sjkRskj ktjTa h ta hjk TtntjTy二二.理想基帶傳輸系統(tǒng)理想基帶傳輸系統(tǒng)10212B22B32B12B22B32B0( )h th(t)的零點(diǎn)間隔等于的零點(diǎn)間隔等于T，在理論上，可以用持續(xù)在理論上，可以用持續(xù)時間為時間為T 的碼元進(jìn)行傳的碼元進(jìn)行傳輸而無碼間串?dāng)_輸而無碼間串?dāng)_。傳輸帶寬：傳輸帶寬： B =1/(2T ) Hz傳輸速率傳輸速率: RS =(1/T ) 波特波特速率帶寬比速率帶寬比: RS /B2 Baud/Hz 【例例5-1】u某基帶系統(tǒng)的頻率特

13、性是截止頻率為某基帶系統(tǒng)的頻率特性是截止頻率為1MHz、幅度為幅度為1的理想低通濾波器。的理想低通濾波器。n（1）求此基帶系統(tǒng)無碼間串?dāng)_的碼速率。）求此基帶系統(tǒng)無碼間串?dāng)_的碼速率。n（2）設(shè)此系統(tǒng)傳輸信息速率為）設(shè)此系統(tǒng)傳輸信息速率為3Mbps，能否，能否無碼間串?dāng)_傳輸？無碼間串?dāng)_傳輸？103104三三.無碼間串?dāng)_的等效特性無碼間串?dāng)_的等效特性 u理想低通濾波器在實際中是不可能存在的理想低通濾波器在實際中是不可能存在的n頻域上無法實現(xiàn)矩形幅度特性濾波器。頻域上無法實現(xiàn)矩形幅度特性濾波器。n即使能實現(xiàn)，也要求有一個非常精確的抽樣即使能實現(xiàn)，也要求有一個非常精確的抽樣 點(diǎn)，如果稍微偏離，碼間干擾將

14、急劇增加。點(diǎn)，如果稍微偏離，碼間干擾將急劇增加。105思考思考:什么樣的濾波器可以滿足無串繞什么樣的濾波器可以滿足無串繞 要求，而且又能實現(xiàn)呢？要求，而且又能實現(xiàn)呢？三三.無碼間串?dāng)_的等效特性無碼間串?dāng)_的等效特性 106 奈奎斯特奈奎斯特19281928年給出了一條解決途徑，他證明了為得到無年給出了一條解決途徑，他證明了為得到無碼間串?dāng)_的傳輸特性，系統(tǒng)傳輸函數(shù)不必為矩形，而容許是具碼間串?dāng)_的傳輸特性，系統(tǒng)傳輸函數(shù)不必為矩形，而容許是具有緩慢下降邊沿的任何形狀。有緩慢下降邊沿的任何形狀。 2issiHTT常數(shù)稱為奈奎斯特準(zhǔn)則。稱為奈奎斯特準(zhǔn)則。要求：要求：/sT即：即：在（ ， ）區(qū)間內(nèi)能疊加成

15、一個矩形頻率特性， /sT/sT四四.升余弦滾降傳輸特性升余弦滾降傳輸特性 107(1)(1)(1)( )1sin22(1)0ssssssssTTTTHTTTT 2 22sin/cos/( )/14/sssst Tt Th tt TtT111()H12 1221滾降系數(shù)： 升余弦滾降：1四四.升余弦滾降傳輸特性升余弦滾降傳輸特性 108【例例5-2】1091105.6 噪聲對傳輸性能的影響噪聲對傳輸性能的影響 u一一.發(fā)發(fā)“0”碼時判決器輸入端信號碼時判決器輸入端信號x(t)分布分布u二二.發(fā)發(fā)“1”碼時判決器輸入端信號碼時判決器輸入端信號x(t)分布分布u三三.誤碼率計算誤碼率計算u四四.單

16、極性情況時的誤碼率單極性情況時的誤碼率 1115.6 噪聲對傳輸性能的影響噪聲對傳輸性能的影響 112發(fā)“0”碼發(fā)“1”碼( )As tA設(shè)二進(jìn)制信號波形為雙極性設(shè)二進(jìn)制信號波形為雙極性: 一、發(fā)一、發(fā)“0”碼時判決器輸入端信號碼時判決器輸入端信號x(t)分布分布 ( )( )( )Rx ts tnt( )RAnt 是零均值的高斯噪聲，概率分布為：( )Rnt2221( )2nVnf Ve22201( )2nx Anf xe二二.發(fā)發(fā)“1”碼時判決器輸入端信號碼時判決器輸入端信號x(t)分布分布 113( )( )( )Rx ts tnt( )RAnt22211( )2nx Anf xe1(

17、)f x0( )f xAAdV(1/0)P(0/1)P1ddxVxV判為判為0在發(fā)“0”碼時誤判為“1”碼，P(1/0)；誤碼的兩種情況：誤碼的兩種情況： 在發(fā)“1”碼時誤判為“0”碼，P(0/1) ；三三.誤碼率計算誤碼率計算 114(0) (1/0)(1) (0/1)ePPPPP 22211(0/1)211222ddnx AVVdndnPP xVfx dxedxVAerf 222011/0211222nddx AdVVndnPP xVfx dxedxVAerf2(0)ln2(1)ndPVAP(0)(1)1/2PP當(dāng)1022denAVPerfc四四.單極性情況時的誤碼率單極性情況時的誤碼率

18、115發(fā)“0”碼發(fā)“1”碼0( )s tA22201( )2nxnfxe 22211( )2nxAnfxe2(0)ln2(1)ndAPVAP(0)(1)1/2PP當(dāng)11112 22 2222dennAAVPerferfc1022denAVPerfc比較比較:【例例5-3】 31116.21 102 222220.2enAPerfcerfc11651102 22nAerfc8.53nA解解:5.7 眼圖眼圖(估計系統(tǒng)性能的實驗手段估計系統(tǒng)性能的實驗手段)u 觀察方法：觀察方法：把示波器跨接在抽樣判決器輸入端，調(diào)整示波把示波器跨接在抽樣判決器輸入端，調(diào)整示波器的器的水平掃描周期水平掃描周期=接收碼

19、元的周期接收碼元的周期。u 眼圖示例：眼圖示例：（a）為）為無碼間串?dāng)_無碼間串?dāng)_ISI的情況，其眼圖是線跡細(xì)而清晰的大的情況，其眼圖是線跡細(xì)而清晰的大“眼睛眼睛”；（b）為有碼間串?dāng)_）為有碼間串?dāng)_ISI的情況，其眼圖線跡的情況，其眼圖線跡雜亂雜亂,“眼睛眼睛”張開度張開度小小,且且眼眼睛不端正。睛不端正。 眼圖模型眼圖模型u 眼睛張開最大的時刻為眼睛張開最大的時刻為最佳抽樣時刻最佳抽樣時刻。u 眼眶的眼眶的斜率斜率反映對定時誤差的靈敏度。斜率越大，越易受反映對定時誤差的靈敏度。斜率越大，越易受定時誤差定時誤差的影響。的影響。u 陰影區(qū)的垂直高度表示在抽樣時刻上信號幅度的畸變程度，也稱陰影區(qū)的垂

20、直高度表示在抽樣時刻上信號幅度的畸變程度，也稱抽抽樣失真樣失真。u 圖中央的橫軸位置對應(yīng)于圖中央的橫軸位置對應(yīng)于判決門限電平判決門限電平。u 抽樣時刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為抽樣時刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限噪聲容限，若噪聲的，若噪聲的瞬時值超過它就可能發(fā)生錯判。瞬時值超過它就可能發(fā)生錯判。眼圖模型眼圖模型 1195.8 時域均衡時域均衡 u一一.概述概述n1.均衡器的用途均衡器的用途 減小碼間串?dāng)_。減小碼間串?dāng)_。n2.均衡器的種類：均衡器的種類：l頻域均衡器頻域均衡器:使系統(tǒng)總傳輸特性滿足奈奎斯特準(zhǔn)則；使系統(tǒng)總傳輸特性滿足奈奎斯特準(zhǔn)則；l時域均衡器時域均衡器:橫向濾波器

21、。橫向濾波器。 120由于由于 有誤差，所以有誤差，所以 有有ISI。插入均衡器。插入均衡器 ，使得，使得 滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，則滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，則 在抽樣時刻上無在抽樣時刻上無ISI。 減小碼間串?dāng)_的措施減小碼間串?dāng)_的措施均衡均衡u 均衡目的均衡目的：消除或減小碼間串?dāng)_（消除或減小碼間串?dāng)_（ISI）。 u 均衡原理均衡原理：l頻域均衡頻域均衡從頻域上補(bǔ)償系統(tǒng)的頻率特性，使包括均衡器從頻域上補(bǔ)償系統(tǒng)的頻率特性，使包括均衡器在內(nèi)的基帶系統(tǒng)的總特性滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則。在內(nèi)的基帶系統(tǒng)的總特性滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則。l時域均衡時域均衡直接校正失真的響應(yīng)波形，使包括均衡器在內(nèi)直接校正失真的響應(yīng)波

22、形，使包括均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無的整個系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無ISI的時域條件。的時域條件。( )x t( )T( )( )( )HTH( )y t( )H1.時域均衡概念時域均衡概念1222.時域均衡實現(xiàn)時域均衡實現(xiàn)123可用矩陣形式表示為： YXC11011Nkik iiNNkNkkkNk NyC xCxC xC xC xC x2.時域均衡實現(xiàn)時域均衡實現(xiàn)迫零法迫零法1241CX Y0000= 100NNNNCyCCYyCy 0112101110111012110NNNNNNNNNNNNNNxxxxxxxxxxXxxxxxxxxxxxxxxx【例例5-4】 1255.9部分響應(yīng)系

23、統(tǒng)部分響應(yīng)系統(tǒng) u 部分響應(yīng)系統(tǒng)解決的問題：部分響應(yīng)系統(tǒng)解決的問題：n理想矩形傳輸特性：最高頻帶利用率（帶寬最理想矩形傳輸特性：最高頻帶利用率（帶寬最小），但不能物理實現(xiàn)，輸出波形?。荒芪锢韺崿F(xiàn)，輸出波形“尾巴尾巴”振振蕩過大、過長；蕩過大、過長；n滾降特性：可以實現(xiàn)，輸出波形滾降特性：可以實現(xiàn)，輸出波形“尾巴尾巴”減小，減小，但帶寬增大，頻帶利用率降低了但帶寬增大，頻帶利用率降低了n部分響應(yīng)特性：部分響應(yīng)特性：可以解決上述矛盾可以解決上述矛盾。126一一.第第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)原理類部分響應(yīng)系統(tǒng)原理 127sinsin22( )22ssssssssTTttTTg tTTttTT2cos2

24、( )0ssssTTTGTsT( )g tt0/sT( )G一一.第第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)原理類部分響應(yīng)系統(tǒng)原理 128抽樣脈沖1a0a1a2asT由圖可知：則在抽樣時刻上會發(fā)生串?dāng)_，當(dāng)前碼元的樣值將受到前一碼元的相同幅度樣值的串?dāng)_，但與其它碼元間不發(fā)生串?dāng)_， 1kkkcaa1kkkaca一一.第第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)原理類部分響應(yīng)系統(tǒng)原理 1291kkkaca產(chǎn)生的問題：誤碼擴(kuò)散 二二.實用的第實用的第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)類部分響應(yīng)系統(tǒng)1301kkkbab預(yù)編碼：1kkkcbb相關(guān)編碼： mod2kc收端解碼：1kkbbka1mod2kkbb判決規(guī)則：2001kc判判二二.實用的第實用的第I類部分響應(yīng)系

25、統(tǒng)類部分響應(yīng)系統(tǒng)131原理圖：組成框圖：三三.部分響應(yīng)的一般形式部分響應(yīng)的一般形式 13212sinsinsin(1)( )(1)sssssNsssssttTtNTTTTg tRRRttTtNTTTT(1)1( )0sNjmTsmmssTR eTGT121(1)kkkNkNcR aR aR a11111Nkkik iiacR aR無預(yù)編碼三三.部分響應(yīng)的一般形式部分響應(yīng)的一般形式 133121(1)modkkkNkNLaRbR bR b121(1)kkkNkNcRbR bR b modkkLca有預(yù)編碼小結(jié)小結(jié) u1.碼型編碼碼型編碼n最基本二元碼的數(shù)字基帶波形最基本二元碼的數(shù)字基帶波形:最基

26、本的數(shù)字最基本的數(shù)字基帶波形分別是單極性基帶波形分別是單極性NRZ、雙極性、雙極性NRZ、單、單極性極性RZ、雙極性、雙極性RZ和差分碼。單極性波形有和差分碼。單極性波形有直流，且接收端判決電平不固定，因而應(yīng)用受直流，且接收端判決電平不固定，因而應(yīng)用受限。雙極性波形等概時無直流，且接收端判決限。雙極性波形等概時無直流，且接收端判決電平固定為零，因而應(yīng)用廣泛。與電平固定為零，因而應(yīng)用廣泛。與NRZ相比，相比，RZ碼波形的主要缺點(diǎn)是帶寬大，主要優(yōu)點(diǎn)是位碼波形的主要缺點(diǎn)是帶寬大，主要優(yōu)點(diǎn)是位與位之間易于分清，尤其是單極性與位之間易于分清，尤其是單極性RZ碼波形存碼波形存在在fs離散分量，可用于位定時

27、。差分碼的特點(diǎn)離散分量，可用于位定時。差分碼的特點(diǎn)是，即使接收端收到的碼元極性與發(fā)送端完全是，即使接收端收到的碼元極性與發(fā)送端完全相反，也能正確進(jìn)行判決。相反，也能正確進(jìn)行判決。134小結(jié)小結(jié) u1.碼型編碼碼型編碼n常用的常用的1B2B碼碼:常用的常用的1B2B碼有碼有Manchester碼、碼、Miller碼、碼、CMI碼、碼、DMI碼，碼，它們都是把它們都是把1位二進(jìn)制碼變換成位二進(jìn)制碼變換成2位二進(jìn)制碼。位二進(jìn)制碼。它們都有無直流、同步信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，但它它們都有無直流、同步信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，但它們的缺點(diǎn)是碼元傳輸速率增加一倍，因此所需們的缺點(diǎn)是碼元傳輸速率增加一倍，因此所需信道帶寬也要

28、增大。信道帶寬也要增大。135小結(jié)小結(jié) u1.碼型編碼碼型編碼n常用的常用的1B/1T碼碼:常用的常用的1B/1T碼有碼有AMI碼、碼、HDB3碼，它們都是把碼，它們都是把1位二進(jìn)制信碼變換成位二進(jìn)制信碼變換成1位三電平取值的碼。這三種碼型都有無直流的位三電平取值的碼。這三種碼型都有無直流的特點(diǎn)，而且同步信息豐富，但特點(diǎn)，而且同步信息豐富，但AMI的缺點(diǎn)是連的缺點(diǎn)是連“0”碼過多時提取定時信息困難，碼過多時提取定時信息困難，HDB3碼的碼的缺點(diǎn)是編碼比較復(fù)雜。缺點(diǎn)是編碼比較復(fù)雜。 n多進(jìn)制碼多進(jìn)制碼:多進(jìn)制碼是用一個碼元去代表一組多進(jìn)制碼是用一個碼元去代表一組二進(jìn)制碼，在碼元速率相同，即其傳輸

29、帶寬相二進(jìn)制碼，在碼元速率相同，即其傳輸帶寬相同的情況下，可提高信息傳輸速率同的情況下，可提高信息傳輸速率136小結(jié)小結(jié) 1372.基帶信號功率譜基帶信號功率譜sf。二進(jìn)制基帶信號功率譜包括連續(xù)譜和離散譜兩部分：連續(xù)譜可用于決定帶寬，離散譜用于查看是否存在直流和其他單頻分量，尤其是位定時分量3.無碼間干擾無碼間干擾時域條件10()00skh kTk頻域條件2issiHTT常數(shù)三類系統(tǒng): 理想LPF系統(tǒng) 滾降系統(tǒng) 部分響應(yīng)系統(tǒng)小結(jié)小結(jié) 1384.信道噪聲的影響信道噪聲的影響單極性情況: 雙極性情況: 2(0)ln2(1)ndPVAP1022denAVPerfc2(0)ln2(1)ndAPVAP(

30、0)(1)1/2PP當(dāng)112 222denAVPerfc(0)(1)1/2PP當(dāng)明德明德 礪志礪志 博學(xué)博學(xué) 篤行篤行計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系：賈偉賈偉E-Mail：JWB幾種典型的無碼間干擾的幾種典型的無碼間干擾的基帶傳輸特性基帶傳輸特性無碼間串?dāng)_的傳輸特性的設(shè)計無碼間串?dāng)_的傳輸特性的設(shè)計u滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則并不是唯一的要滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則并不是唯一的要求。如何設(shè)計或選擇滿足此準(zhǔn)則的求。如何設(shè)計或選擇滿足此準(zhǔn)則的H( )是我們接下來要討論的問題。是我們接下來要討論的問題。u滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的H( )有很多種有很多種.1頻帶最窄的頻帶最窄的H( )理

31、想低通特性理想低通特性u滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的H( )有很多種，有很多種，容易想到的一種極限情況，就是容易想到的一種極限情況，就是H( )為為理想低通型，即理想低通型，即ssSTTTH, 0,)(頻帶最窄的頻帶最窄的H(f)/h(t)頻帶最窄的頻帶最窄的H( f )當(dāng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)碼元速率當(dāng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)碼元速率RB=1/Ts時，滿足式中無碼間干擾時，滿足式中無碼間干擾傳輸條件的頻帶最窄的傳輸條件的頻帶最窄的H(f)如圖所示，其沖激響應(yīng)如圖所示，其沖激響應(yīng)h(t)如圖所示。如圖所示。頻帶最窄的頻帶最窄的h(t)/(sin)(SSSTtSatTtTth由圖可見，由圖可見

32、，h(t)在在t = kTs (k0)時有周期性零點(diǎn)，當(dāng)發(fā)送時有周期性零點(diǎn)，當(dāng)發(fā)送序列的時間間隔為序列的時間間隔為Ts時，正好巧妙地利用了這些零點(diǎn)。只時，正好巧妙地利用了這些零點(diǎn)。只要接收端在要接收端在t = kTs時間點(diǎn)上抽樣，就能實現(xiàn)無碼間串?dāng)_。時間點(diǎn)上抽樣，就能實現(xiàn)無碼間串?dāng)_。奈奎斯特帶寬奈奎斯特帶寬帶寬帶寬 的的具有具有理想低通傳輸特性的信道：理想低通傳輸特性的信道：n 若輸入數(shù)據(jù)以若輸入數(shù)據(jù)以RB = 1/Ts波特的速率進(jìn)行傳輸，則在抽樣時刻上不存在碼間波特的速率進(jìn)行傳輸，則在抽樣時刻上不存在碼間串?dāng)_。串?dāng)_。n 若以高于若以高于1/Ts波特的碼元速率傳送時，將存在碼間串?dāng)_。波特的碼元

33、速率傳送時，將存在碼間串?dāng)_。通常將此帶寬通常將此帶寬B稱為稱為奈奎斯特帶寬奈奎斯特帶寬，將，將RB稱為稱為奈奎斯特速率奈奎斯特速率。 此基帶系統(tǒng)所能提供的此基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率最高頻帶利用率為為 但是，這種特性在物理上是無法實現(xiàn)的；并且但是，這種特性在物理上是無法實現(xiàn)的；并且h(t)的振蕩的振蕩衰減慢，使之對定時精度要求很高，故不能實用。衰減慢，使之對定時精度要求很高，故不能實用。B=1/ 2 (Hz)ST/2(B/Hz)BRB2具有滾降特性的具有滾降特性的H( ) 余弦滾降特性余弦滾降特性u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，這稱為特性的邊沿緩慢