信息與通信06西南大學(xué)-通信原理--數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

1、通信原理主講教師：高 渤 含弘光大 繼往開來學(xué)習(xí)內(nèi)容1234基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性5第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性67基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能眼 圖局部響應(yīng)和時(shí)域均衡通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】2學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)要點(diǎn)1、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其各部件作用；2、六種基帶信號(hào)波形和頻譜特性；3、基帶傳輸碼型的編譯及其特點(diǎn)；4、碼間串?dāng)_和奈奎斯特第一準(zhǔn)那么；5、理想低通傳輸特性和奈奎斯特帶寬；6、余弦滾降特性及關(guān)系；7、第類和第類局部響應(yīng)系統(tǒng)；8、無碼間串?dāng)_基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能；9、眼圖和均衡的概念。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶

2、傳輸系統(tǒng)】3學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)1、概念： 數(shù)字基帶系統(tǒng)原理框圖會(huì)畫；單/雙、單歸零/雙歸零、差分、多電平的波形會(huì)畫和主要特點(diǎn)；選碼原那么；AMI碼、HDB3碼、雙相碼、CMI碼的編/譯、對(duì)應(yīng)基帶波形和主要特；碼間干擾及其產(chǎn)生原因；觀察眼圖的方法，眼圖模型的六個(gè)指標(biāo)；局部響應(yīng)技術(shù)解決的問題。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】4學(xué)習(xí)目標(biāo)2、計(jì)算： 無ISI的時(shí)/頻域條件，理想低通傳輸系統(tǒng)的奈奎斯特帶寬和頻帶利用率；余弦滾降系統(tǒng)的滾降系數(shù)、傳碼率、帶寬和頻帶利用率；有無ISI的驗(yàn)證；二進(jìn)制單/雙極性系統(tǒng)的最正確判決門限和誤碼率；第類和第類局部響應(yīng)系統(tǒng)的預(yù)編碼、相關(guān)編碼和模L判決；均衡前、后的峰值失真

3、，近零均衡器3抽頭的抽頭系數(shù)，均衡效果的評(píng)價(jià)準(zhǔn)那么。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】5學(xué)習(xí)目標(biāo) 難點(diǎn)1、1B1T碼和1B2B碼。2、無ISI的最高傳碼率的求法。3、驗(yàn)證能否實(shí)現(xiàn)無ISI傳輸?shù)姆椒?。通信原?【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】6學(xué)習(xí)內(nèi)容1234基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性5第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性67基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能眼 圖局部響應(yīng)和時(shí)域均衡通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】7 引 言 1、數(shù)字基帶信號(hào) ： 未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)，它所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始的。 2、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)： 不經(jīng)載波調(diào)制而

4、直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)，常用于傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下。 3、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) ： 包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】84、研究數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的原因：1近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用；2基帶傳輸方式也有迅速開展的趨勢(shì)；3基帶傳輸中包含帶通傳輸?shù)脑S多根本問題；4任何一個(gè)采用線性調(diào)制的帶通傳輸系統(tǒng)，可以等效為一個(gè)基帶傳輸系統(tǒng)來研究。 第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】9一、數(shù)字基帶信號(hào) 幾種根本的基帶信號(hào)波形。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】101、單極性非歸

5、零碼NRZ 特點(diǎn)是脈沖之間無間隔，極性單一，易于用TTL、CMOS電路產(chǎn)生；缺點(diǎn)是有直流分量，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，因而不適應(yīng)有交流耦合的遠(yuǎn)距離傳輸，只適用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或極近距離的傳輸。 2、雙極性非歸零碼NRZ 當(dāng)“1和“0等概率出現(xiàn)時(shí)無直流分量，有利于在信道中傳輸，并且在接收端恢復(fù)信號(hào)的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】113、單極性歸零RZ碼 信號(hào)電壓在一個(gè)碼元終止時(shí)刻前總要回到零電平。通常，歸零波形使用半占空碼，即占空比為50%。從單極性RZ波形可以直接提取定時(shí)信息。 與歸零波形相

6、對(duì)應(yīng)，非歸零波形的占空比等于100。4、雙極性歸零碼 兼有雙極性和歸零波形的特點(diǎn)。使得接收端很容易識(shí)別出每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，便于同步。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】125、差分碼 用相鄰碼元的電平的跳變和不變來表示數(shù)字信息 ，如圖：以電平跳變表示“1，以電平不變表示“0。它也稱相對(duì)碼。用差分波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響。6、多電平碼 可以提高頻帶利用率。圖中給出了一個(gè)四電平波形2B1Q。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】13 討 論：數(shù)字基帶信號(hào)的表示。 表示信息碼元的單個(gè)脈沖的波形并非一定是矩形。假設(shè)表示各

7、碼元的波形相同而電平取值不同，那么數(shù)字基帶信號(hào)可表示為：第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性式中，an 第n個(gè)碼元所對(duì)應(yīng)的電平值； Ts 碼元持續(xù)時(shí)間； gt某種脈沖波形。一般情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可表示為一隨機(jī)脈沖序列：式中，snt可以有N種不同的脈沖波形。 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】14二、基帶信號(hào)的頻譜特性略 通過頻譜分析，可以確定信號(hào)需要占據(jù)的頻帶寬度，還可以獲得信號(hào)譜中的直流分量、位定時(shí)分量、主瓣寬度和譜滾降衰減速度等信息。 從而針對(duì)信號(hào)譜的特點(diǎn)來選擇相匹配的信道，或根據(jù)信道的傳輸特性來選擇適合信號(hào)形式或碼型。 由于數(shù)字基帶信號(hào)是一個(gè)隨機(jī)脈沖序列，沒有確定的頻譜函數(shù)，所以只能用

8、功率譜來描述它的頻譜特性。 本節(jié)介紹了一種求解功率譜的簡(jiǎn)明方法：從隨機(jī)過程功率譜的原始定義出發(fā)，求出數(shù)字隨機(jī)序列的功率譜公式。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】15第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性設(shè)一個(gè)二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列如以下圖所示。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】16 為了使頻譜分析的物理概念清楚，推導(dǎo)過程簡(jiǎn)化，可以把St分解成穩(wěn)態(tài)波vt和交變波ut 。 穩(wěn)態(tài)波：隨機(jī)序列St的統(tǒng)計(jì)平均分量，它取決于每個(gè)碼元內(nèi)出現(xiàn)g1t和g2t 的概率加權(quán)平均，因此可表示成第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性 由于vt在每個(gè)碼元內(nèi)的統(tǒng)計(jì)平均波形相同，故vt是以Ts為周期

9、的周期信號(hào)。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】17交變波ut ：是St與vt之差，即第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性顯然， ut是一個(gè)隨機(jī)脈沖序列 。 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】181、vt的功率譜密度Pvf第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性根據(jù)周期信號(hào)的功率譜密度與傅里葉系數(shù)的關(guān)系式求得功率譜密度為： 結(jié) 論： 穩(wěn)態(tài)波的功率譜是沖激強(qiáng)度取決于|Gm|2的離散線譜；根據(jù)離散譜可以確定隨機(jī)序列是否包括直流分量m=0和定時(shí)分量m=1。 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】192、ut的功率譜密度Puf 由于是一個(gè)功率型的隨機(jī)脈沖序列，它的功率譜密度可采用截短函數(shù)和統(tǒng)計(jì)平均的方法來求

10、，即 第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性現(xiàn)在先求出uTt的頻譜函數(shù)通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】20第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性將其代入通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】21即可求得u t的功率譜密度第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性 上式說明，交變波的功率譜Pu f是連續(xù)譜，它與g1t和g2t的頻譜以及概率P有關(guān)。通常，根據(jù)連續(xù)譜可以確定隨機(jī)序列的帶寬。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】223、St的功率譜密度Psf 由于St = ut + vt，所以將下兩式相加：第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】23 結(jié) 論： 1、二進(jìn)制隨機(jī)脈沖序列的功

11、率譜可能包含連續(xù)譜和離散譜。2、連續(xù)譜總是存在的，且譜的形狀取決于g1t和g2t的頻 譜以及出現(xiàn)的概率P。3、離散譜是否存在，取決于g1t和g2t的波形及其出現(xiàn)的 概率P。一般情況下，它也總是存在的。根據(jù)離散譜可以確定 隨機(jī)序列是否有直流分量和定時(shí)分量。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】24【例6-1】 求單極性NRZ和RZ矩形脈沖序列的功率譜。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性單極性信號(hào)的功率譜密度通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】25【例6-2】求雙極性NRZ和RZ矩形脈沖序列的功率譜。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性雙極性信號(hào)的功率譜密度通信原理 【

12、第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】26 結(jié) 論從以上兩例可以看出：1二進(jìn)制基帶信號(hào)的帶寬主要依賴單個(gè)碼元波形的頻譜函數(shù) G1f和G2f 。波形的占空比越小，占用頻帶越寬。2單極性信號(hào)是否存在離散線譜取決于矩形脈沖的占空比。 單極性NRZ信號(hào)中沒有定時(shí)分量，假設(shè)想獲取定時(shí)分量，要進(jìn)行波形變換；單極性RZ信號(hào)中含有定時(shí)分量，可以直接提取它。 “0、“1等概的雙極性信號(hào)沒有離散譜，也就是說沒有直流分量和定時(shí)分量。第一節(jié) 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】27學(xué)習(xí)內(nèi)容1234基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性5第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾無碼間串?dāng)_的基

13、帶傳輸特性67基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能眼 圖局部響應(yīng)和時(shí)域均衡通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】28 傳輸用的基帶信號(hào)的主要要求:1、碼型要求：原始消息代碼必須編成適合于傳輸用的碼型；2、傳輸波形要求：電波形應(yīng)適合于基帶系統(tǒng)的傳輸。 前者屬于傳輸碼型的選擇，后者是基帶脈沖的選擇。這是兩個(gè)既獨(dú)立又有聯(lián)系的問題。本節(jié)先討論碼型的選擇問題。 第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】29一、傳輸碼的碼型選擇原那么 1、不含直流，且低頻分量盡量少； 2、含有豐富的定時(shí)信息，以便從接收碼流中提取定時(shí)信號(hào)； 3、有效性：功率譜主瓣寬度窄，以節(jié)省傳輸頻帶； 4、透明性：任何一個(gè)隨

14、機(jī)碼都能順利地傳到對(duì)方； 5、過失性：具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力，即碼型具有宏觀監(jiān)測(cè)能力； 6、實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單：編譯碼簡(jiǎn)單，以降低通信延時(shí)和本錢。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】30二、幾種常用的傳輸碼型 1、AMI碼：傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。 編碼規(guī)那么：將消息碼的“1傳號(hào)交替地變換為“+1和“-1，而“0空號(hào)保持不變。例：消息碼： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMI碼： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 0 0 1 +1 AMI碼對(duì)應(yīng)的波形是具有正、負(fù)、零三種電平的脈沖序列。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 通信原理 【第六章

15、 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】311AMI碼的優(yōu)點(diǎn)： 沒有直流成分，且高、低頻分量少，編譯碼電路簡(jiǎn)單，且可利用傳號(hào)極性交替這一規(guī)律觀察誤碼情況；如果它是AMI-RZ波形，接收后只要全波整流，就可變?yōu)閱螛O性RZ波形，從中可以提取位定時(shí)分量。2AMI碼的缺點(diǎn)： 當(dāng)原信碼出現(xiàn)長(zhǎng)連“0串時(shí)，信號(hào)電平長(zhǎng)時(shí)間不跳變，造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。解決連“0碼問題的有效方法之一是采用HDB3碼。 第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】322、HDB3碼：3階高密度雙極性碼。 是AMI碼的一種改進(jìn)型，遇長(zhǎng)連零4連零或更多用取代節(jié)代替連零，使連“0個(gè)數(shù)不超過3個(gè)。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 編碼規(guī)那

16、么：1檢查消息碼中“0的個(gè)數(shù)。當(dāng)連“0數(shù)目小于等于3時(shí)， HDB3碼與AMI碼一樣，+1與-1交替；2出現(xiàn)4連“0時(shí)用取代節(jié)替換，即 B00V，稱為破壞節(jié)，其 中V稱為破壞脈沖，而B稱為調(diào)節(jié)脈沖；3V與前一個(gè)相鄰的非“0脈沖的極性相同，并且要求相鄰 的V碼之間極性必須交替。V的取值為+1或-1。 4B取值為：0、+1或-1，以使V同時(shí)滿足3中的兩個(gè)要求； 5V碼后面的傳號(hào)碼極性也要交替。 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】33第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 1取代節(jié)有兩種：B 0 0 V 或 0 0 0 V 。 B：符合極性交替規(guī)那么的傳號(hào)。 V：違反極性交替規(guī)那么的傳號(hào)，亦稱破壞點(diǎn)。2當(dāng)信碼

17、中兩個(gè)相鄰V脈沖間傳號(hào)為奇數(shù)時(shí)，用000V取代； 當(dāng)信碼中兩個(gè)相鄰V脈沖間傳號(hào)為偶數(shù)時(shí)，用B00V取代。即，保證任意兩個(gè)相鄰V脈沖間的B脈沖為奇數(shù)。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】34例：消息碼： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 l 1第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 V脈沖和B脈沖與1脈沖波形相同，用V或B符號(hào)表示的目的是為了示意該非“0碼是由原信碼的“0變換而來的。AMI碼： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1HDB碼：-1 0 0 0 V +1 0 0 0 +V -1 +1 -

18、B 0 0 V +B 0 0 +V -l +1通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】35 HDB3碼的譯碼： 由于HDB3碼的每一個(gè)破壞脈沖V總是與前一非“0脈沖同極性包括B在內(nèi)，所以從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)V，斷定V符號(hào)及其前面的3個(gè)符號(hào)必是連“0，從而恢復(fù)4個(gè)連“0碼，再將所有-1變成+1后便得到原信碼。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 HDB3碼的優(yōu)點(diǎn)：1利用V脈沖違反極性交替規(guī)那么，收端很容易去掉取代節(jié)；2B脈沖符合極性交替規(guī)那么，同時(shí)V脈沖也是極性交替的，保 持了無直流分量的性質(zhì)；3根據(jù)V脈沖序列也是極性交替的，可用作線路過失宏觀檢測(cè)。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】3

19、63、雙相碼：又稱曼徹斯特Manchester碼 。 用一個(gè)周期的正負(fù)對(duì)稱方波表示“0，而用其反相波形表示“1，用兩位碼表示一位邏輯信息?！?碼用“01兩位碼表示，“1碼用“10 兩位碼表示。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 例：消息碼： 1 1 0 0 1 0 1 雙相碼： 10 10 01 01 10 01 10 優(yōu)缺點(diǎn)：1優(yōu)點(diǎn)：雙相碼波形是一種雙極性NRZ波形，它在每個(gè)碼元間隔的中心點(diǎn)都存在電平跳變，所以含有豐富的位定時(shí)信息，且沒有直流分量，編碼過程也簡(jiǎn)單。2缺點(diǎn)：是占用帶寬加倍，使頻帶利用率降低。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】374、差分雙相碼 為了解決雙相碼因極性反轉(zhuǎn)而引起的譯碼錯(cuò)

20、誤，可以采用差分碼的概念。 雙相碼是利用每個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間中間的電平跳變進(jìn)行同步和信碼表示由負(fù)到正的跳變表示二進(jìn)制“0，由正到負(fù)的跳變表示二進(jìn)制“1。 差分雙相碼編碼中，每個(gè)碼元中間的電平跳變用于同步，而每個(gè)碼元的開始處是否存在額外的跳變用來確定信碼。有跳變那么表示二進(jìn)制“1，無跳變那么表示二進(jìn)制“0。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】385、密勒碼：又稱延遲調(diào)制碼。 編碼規(guī)那么：1“1碼用碼元中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來表示，即“10或“01。2“0碼有兩種情況： 單個(gè)“0時(shí)，在碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)不出現(xiàn)電平躍變，且與相鄰碼元的邊界處也不躍變， 連“0時(shí)，在兩個(gè)“0碼的邊界處出現(xiàn)

21、電平躍變，即“00與“11交替。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 例： 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1或 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】39例：圖a是雙相碼的波形；圖b為密勒碼的波形。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 假設(shè)兩個(gè)“1碼中間有一個(gè)“0碼時(shí)，密勒碼流中出現(xiàn)最大寬度為2Ts波形，即兩個(gè)碼元周期，這一性質(zhì)可用來進(jìn)行宏觀檢錯(cuò)。用雙相碼的下降沿去觸發(fā)雙穩(wěn)電路，即可輸出密勒碼。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】406、CMI碼：傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼。 編碼規(guī)那么：“1碼交替用“1 1和“0 0兩位碼

22、表示；“0碼固定地用“01表示，如以下圖C。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 例： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0或 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】417、塊編碼： 形式有nBmB碼，nBmT碼等。1nBmB碼 把原信息碼流的n位二進(jìn)制碼分為一組，并置換成m位二進(jìn)制碼的新碼組，其中m n。由于，新碼組可能有2m 種組合，故多出2m -2n 種組合。在2m 種組合中，以某種方式選擇有利碼組作為可用碼組，其余作為禁用碼組，以獲得好的編碼性能。第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 例如：4B5B編碼中，

23、用5位的編碼代替4位的編碼，對(duì)于4位分組，只有24 = 16種不同的組合，對(duì)于5位分組，那么有25 = 32種不同的組合。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】42第二節(jié) 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 nBmB碼結(jié) 論： 為了實(shí)現(xiàn)同步，可以按照不超過一個(gè)前導(dǎo)“0和兩個(gè)后綴“0的方式選用碼組，其余為禁用碼組。這樣，如果接收端出現(xiàn)了禁用碼組，那么說明傳輸過程中出現(xiàn)誤碼，從而提高了系統(tǒng)的檢錯(cuò)能力。優(yōu)缺點(diǎn)：提供了良好的同步和檢錯(cuò)功能，但帶寬增大。 雙相碼、密勒碼和CMI碼都可看作1B2B碼。2nBmT碼 將n個(gè)二進(jìn)制碼變換成m個(gè)三進(jìn)制碼的新碼組，且m n。 例：4B3T碼，它把4個(gè)二進(jìn)制碼變換成3個(gè)三進(jìn)制碼。通

24、信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】432nBmT碼 將n個(gè)二進(jìn)制碼變換成m個(gè)三進(jìn)制碼的新碼組，且m Vd 時(shí)，判 ak 為“1 當(dāng) r kTs + t0 Vd 時(shí)，判 ak 為“0。 顯然，只有當(dāng)碼間串?dāng)_值和噪聲足夠小時(shí)，才能根本保證上述判決的正確。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】54學(xué)習(xí)內(nèi)容1234基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性5第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性67基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能眼 圖局部響應(yīng)和時(shí)域均衡通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】55一、消除碼間串?dāng)_的根本思想第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 由上式可知，假設(shè)想

25、消除碼間串?dāng)_，應(yīng)使 由于 an 是隨機(jī)的，要想通過各項(xiàng)相互抵消使碼間串?dāng)_為0是不行的，這就需要對(duì) ht 的波形提出要求。 在上式中，假設(shè)讓 h k-nTs + t0 在Ts+ t0 、2Ts + t0等后面碼元抽樣判決時(shí)刻上正好為0，就能消除碼間串?dāng)_，這就是消除碼間串?dāng)_的根本思想。如以下圖所示：通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】56第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 消除碼間串?dāng)_的根本思想通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】57二、無碼間串?dāng)_的條件第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 1、無碼間串?dāng)_的時(shí)域條件 只要基帶傳輸系統(tǒng)的沖激響應(yīng)波形 ht 僅在本碼元的抽樣時(shí)刻上有最大值，在其他碼元的抽

26、樣時(shí)刻上均為0，那么可消除碼間串?dāng)_。也就是說，假設(shè)對(duì) ht 在時(shí)刻 t = kTs這里假設(shè)信道和接收濾波器所造成的延遲 t0 = 0抽樣，那么應(yīng)有下式成立上式稱為無碼間串?dāng)_的時(shí)域條件。 也就是說，假設(shè) ht 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)_。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】582、無碼間串?dāng)_的頻域條件第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 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，那么上式可寫成通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】59第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳

27、輸特性 當(dāng)上式右邊一致收斂時(shí)，求和與積分的次序可以互換，于是有將上式作變量代換：令通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】60 傅里葉級(jí)數(shù)可知，假設(shè)F 是周期為 2/Ts 的頻率函數(shù)，那么可用指數(shù)型傅里葉級(jí)數(shù)表示第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 將上式與上面的 hkTs 式對(duì)照，可見， hkTs 就是的指數(shù)型傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù)，即有通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】61 即：在無碼間串?dāng)_時(shí)域條件的要求下，得到無碼間串?dāng)_時(shí)的基帶傳輸特性應(yīng)滿足第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 或?qū)懗?該條件稱為奈奎斯特Nyquist第一準(zhǔn)那么?；鶐到y(tǒng)的總特性 H 但凡能符合此要求的，均能消除碼間串?dāng)_。通信原理

28、【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】62 頻域條件的物理意義：第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 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(nèi)，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Ts 。 這一過程可以歸述為：一個(gè)實(shí)際的H特性假設(shè)能等效成一個(gè)理想矩形低通濾波器，那么可實(shí)現(xiàn)無碼間串?dāng)_。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】63例：第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】64三、無碼間串?dāng)_的傳輸特性的設(shè)計(jì)第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)那么并不是唯一的要求。接下來要討論的問題是：如何設(shè)計(jì)或選擇滿足此準(zhǔn)那么的 H ？

29、1、理想低通特性 滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)那么的 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，即通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】65它的沖激響應(yīng)為第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 由圖可見，ht在t = kTs k 0時(shí)有周期性零點(diǎn)，當(dāng)發(fā)送序列的時(shí)間間隔為Ts時(shí)，正好巧妙地利用了這些零點(diǎn)。只要接收端在t = kTs時(shí)間點(diǎn)上抽樣，就能實(shí)現(xiàn)無碼間串?dāng)_。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】66第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 由理想低通特性還可以看出，對(duì)于帶寬2假設(shè)以高于 1/Ts 波特的碼率傳送時(shí)，將存在碼間串?dāng)_。的理想低通傳輸特性： 1假設(shè)輸入數(shù)據(jù)以 RB = 1/Ts 波特

30、的速率進(jìn)行傳輸，那么在抽樣時(shí)刻上不存在碼間串?dāng)_。 通常，帶寬B稱為奈奎斯特帶寬，將RB稱為奈奎斯特速率。 此基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為 但是，這種特性在物理上是無法實(shí)現(xiàn)的；并且 ht的振蕩衰減慢，使之對(duì)定時(shí)精度要求很高，故不能實(shí)用。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】672、余弦滾降特性 奇對(duì)稱的余弦滾降特性第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 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。 一種常用的滾降特性是余弦滾降特性，如以下圖所示：通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】68 只要H在滾降段中心頻率處與奈奎斯特帶寬相對(duì)應(yīng)呈奇對(duì)稱的振幅特性，就

31、必然可以滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)那么，從而實(shí)現(xiàn)無碼間串?dāng)_傳輸。 第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 按余弦特性滾降的傳輸函數(shù)可表示為通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】69第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 相應(yīng)的 ht為式中，為滾降系數(shù)，用于描述滾降程度。它定義為其中，fN 奈奎斯特帶寬， f 超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展量 。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】703、幾種滾降特性和沖激響應(yīng)曲線第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 滾降系數(shù)越大，ht的拖尾衰減越快，對(duì)位定時(shí)精度要求越低。但滾降使帶寬增大，即通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】71第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 余弦滾降系統(tǒng)的最高頻帶利

32、用率為 討 論：1當(dāng) =0 時(shí)，即為前面所述的理想低通系統(tǒng)；2當(dāng) =1 時(shí)，即為升余弦頻譜特性，那么 H可表示為通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】72其單位沖激響應(yīng)為第四節(jié) 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 可見，全升余弦滾降特性的 ht滿足抽樣值上無串?dāng)_的傳輸條件，且尾部衰減較快與t2 成反比，有利于減小碼間串?dāng)_和位定時(shí)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(jìn)制基帶系統(tǒng)最高利用率的一半。 應(yīng)當(dāng)指出，在以上討論中并沒有涉及H的相移特性。實(shí)際上它的相移特性一般不為零，故需要加以考慮。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】73學(xué)習(xí)內(nèi)容1234基帶傳

33、輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性5第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾無碼間串?dāng)_的的基帶傳輸特性67基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能眼 圖局部響應(yīng)和時(shí)域均衡通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】74抽樣判決第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 判決電路輸入噪聲nR t的功率譜密度為一、分析模型方差為一維概率密度函數(shù)通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】751、判決過失 抽樣判決器輸入端：信號(hào) + 噪聲。第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 一、二進(jìn)制雙極性基帶系統(tǒng)當(dāng)發(fā)送“1時(shí)，A + nRkTs的一維概率密度函數(shù)為當(dāng)發(fā)送“0時(shí)，-A + nRkTs的一維概率密度函數(shù)為通信原理 【第六章 數(shù)字

34、基帶傳輸系統(tǒng)】76 可見，有兩種過失形式：發(fā)送的“1碼被判為“0碼；發(fā)送的“0碼被判為“1 碼。下面分別計(jì)算這兩種過失概率。 上兩式的曲線如下：在-A到+A之間選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娖絍d作為判決門限，根據(jù)判決規(guī)那么將會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況：第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】771發(fā)“1錯(cuò)判為“0的概率P0/1=第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 2發(fā)“0錯(cuò)判為“1的概率P1/02、判決過失概率的計(jì)算通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】78判決過失的概率如以下圖中的陰影局部所示：第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 假設(shè)信源發(fā)送“1碼的概率為P1，發(fā)送“0碼的概率為P0

35、 ，那么二進(jìn)制基帶傳輸系統(tǒng)的總誤碼率為通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】79 誤碼率與發(fā)送概率P1 、 P0 ，信號(hào)的峰值A(chǔ)，噪聲功率n2，以及判決門限電平Vd有關(guān)。當(dāng)P1 、 P0 給定時(shí)，誤碼率最終由A、 n2和判決門限Vd決定。第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 在A和n2一定條件下，可以找到一個(gè)使誤碼率最小的判決門限電平，稱為最正確門限電平。假設(shè)令 那么可求得最正確門限電平通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】80 可見，在發(fā)送概率相等，且在最正確門限電平下，雙極性基帶系統(tǒng)的總誤碼率僅依賴于信號(hào)峰值A(chǔ)與噪聲均方根值n的比值，而與采用什么樣的信號(hào)形式無關(guān)。且比值A(chǔ)/ n越大，Pe就越小

36、。第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 假設(shè)P1 = P0 = 1/2，那么有這時(shí)，基帶傳輸系統(tǒng)總誤碼率為通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】81 對(duì)于單極性信號(hào)，只需將以下圖中f0 x曲線的分布中心由A移到0即可。第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 二、二進(jìn)制單極性基帶系統(tǒng)這時(shí)上述公式將分別變成：當(dāng)P1 = P0 = 1/2時(shí)，Vd* = A/2通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】82 結(jié) 論： 比較雙極性和單極性基帶系統(tǒng)誤碼率可見，當(dāng)比值A(chǔ)/ n一定時(shí)，雙極性基帶系統(tǒng)的誤碼率比單極性的低，抗噪聲性能好。 此外，在等概條件下，雙極性的最正確判決門限電平為0，與信號(hào)幅度無關(guān)，因而不隨信道特性變化

37、而變，故能保持最正確狀態(tài)。 而單極性的最正確判決門限電平為A/2，它易受信道特性變化的影響，從而導(dǎo)致誤碼率增大。因此，雙極性基帶系統(tǒng)比單極性基帶系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛。第五節(jié) 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】83學(xué)習(xí)內(nèi)容1234基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性5第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾無碼間串?dāng)_的的基帶傳輸特性67基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能眼 圖局部響應(yīng)和時(shí)域均衡通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】84 2、眼圖的測(cè)量方法： 用一個(gè)示波器跨接在抽樣判決器的輸入端，然后調(diào)整示波器水平掃描周期，使其與接收碼元的周期同步。此時(shí)可以從示波器

38、顯示的圖形上，觀察碼間干擾和信道噪聲等因素影響的情況，從而估計(jì)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣程度。第六節(jié) 眼 圖 一、眼圖的根本概念 1、眼圖的概念 眼圖是指通過用示波器觀察接收端的基帶信號(hào)波形，因?yàn)槭静ㄆ黠@示的圖形形似張開的眼睛，故名“眼圖。通過眼圖 可以估計(jì)和調(diào)整系統(tǒng)性能。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】85第六節(jié) 眼 圖 3、眼圖實(shí)例通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】86二、眼圖模型結(jié)論第六節(jié) 眼 圖 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】874中央的橫軸位置對(duì)應(yīng)于判決門限電平；5抽樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限；第六節(jié) 眼 圖 1最正確抽樣時(shí)刻是“眼睛張開最大的時(shí)刻；2定時(shí)誤

39、差靈敏度是眼圖斜邊的斜率；3陰影區(qū)的垂直高度表示信號(hào)受噪聲干擾的畸變程度；6傾斜陰影帶與橫軸相交的區(qū)間表示了接收波形零點(diǎn)位置的 變化范圍，即過零點(diǎn)畸變。1、眼圖模型作用通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】882、眼圖照片第六節(jié) 眼 圖 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】89學(xué)習(xí)內(nèi)容1234基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性5第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾無碼間串?dāng)_的的基帶傳輸特性67基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能眼 圖局部響應(yīng)和時(shí)域均衡通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】90 人為地在碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間串?dāng)_，并在接收端判決前加以消除，從而可以到達(dá)改善頻譜特性、

40、使頻帶利用率提高到理論最大值、并加速傳輸波形尾巴的衰減和降低對(duì)定時(shí)精度要求的目的。 通常把這種波形叫局部響應(yīng)波形。 利用局部響應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)稱為局部響應(yīng)系統(tǒng)。第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 一、局部響應(yīng)系統(tǒng) 問題的提出 工程中理想低通特性難以實(shí)現(xiàn)；升余弦頻譜利用率不高，且有拖尾影響和定時(shí)精度問題。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】91 觀察以下圖所示的sin x / x波形，可以發(fā)現(xiàn)相距一個(gè)碼元間隔的兩個(gè)sin x / x波形的“拖尾剛好正負(fù)相反，利用這樣的波形組合肯定可以構(gòu)成“拖尾衰減很快的脈沖波形。第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 1、第類局部響應(yīng)波形通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】

41、92 根據(jù)這一思路，我們可用兩個(gè)間隔為一個(gè)碼元長(zhǎng)度Ts的sin x / x的合成波形來代替sin x / x ，如以下圖所示。第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】93合成波形的表達(dá)式為第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 經(jīng)簡(jiǎn)化后得 由上式可見，gt的“拖尾幅度隨t 2下降，說明它比 sin x / x波形收斂快，衰減大。這是因?yàn)?，相距一個(gè)碼元間隔的兩個(gè)sin x / x波形的“拖尾正負(fù)相反而相互抵消，使得合成波形的“拖尾衰減速度加快了。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】941、響應(yīng)波形的帶寬和頻帶利用率第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 進(jìn)行傅立葉變換，得到對(duì)帶寬為B = 1

42、/2Ts Hz ，與理想矩形濾波器的相同。頻帶利用率通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】95 如果用上述局部響應(yīng)波形作為傳送信號(hào)的波形，且發(fā)送碼元間隔為Ts，那么在抽樣時(shí)刻上僅發(fā)生前一碼元對(duì)本碼元抽樣值的干擾，而與其他碼元不發(fā)生串?dāng)_，如下圖：第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 外表上看，由于前后碼元的串?dāng)_很大，似乎無法按1Ts的速率進(jìn)行傳送。但由于這種“串?dāng)_是確定的，在接收端可以消除掉，故仍可按1Ts傳輸速率傳送碼元。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】96式中 ak-1是 ak 的前一碼元在第k個(gè)時(shí)刻上的抽樣值串?dāng)_值。 第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 例如，設(shè)輸入的二進(jìn)制碼元序列為ak，并設(shè)ak的取

43、值為+1及-1。當(dāng)發(fā)送碼元a k時(shí)，接收波形gt在相應(yīng)時(shí)刻上的抽樣值Ck由下式確定： 由于串?dāng)_值和信碼抽樣值相等，故gt抽樣值將有 -2、0、+2三種取值，即成為偽三進(jìn)制序列。如果前一碼元 ak-1已經(jīng)接收判定，那么接收端可根據(jù)收到的Ck ，由上式得到 ak 的取值。Ck = ak + ak-1 或 ak = Ck ak-1 從上面例子可以看到，實(shí)際中確實(shí)能夠找到頻帶利用率高和尾巴衰減大、收斂也快的傳送波形。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】97 因?yàn)閍k的恢復(fù)不僅僅由Ck來確定，而是必須參考前一碼元ak-1的判決結(jié)果，如果Ck序列中某個(gè)抽樣值因干擾而發(fā)生過失，那么不但會(huì)造成當(dāng)前恢復(fù)的ak

44、值錯(cuò)誤，而且還會(huì)影響到以后所有的ak+1 、 ak+2的正確判決，出現(xiàn)一連串的錯(cuò)誤。這一現(xiàn)象叫過失傳播。第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 存在的問題：過失傳播問題。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】98+1 1 +1 +1 1 1 +1 1 +1 1 +3第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 例如：輸入信碼1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1發(fā)送端ak+1 1 +1 +1 1 1 1 +1 1 +1 +1發(fā)送端Ck0 0 +2 0 2 2 0 0 0 +2接收端Ck0 0 +2 0 2 0 0 0 0 +2恢復(fù)的ak 可見，自Ck 出現(xiàn)錯(cuò)誤后，接收端恢復(fù)出來的ak 全部是錯(cuò)誤的。此外，在收端恢復(fù)ak

45、 時(shí)還必須有正確的起始值，否那么，即使沒有傳輸過失也不能得到正確的ak。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】99第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 產(chǎn)生過失傳播的原因 因?yàn)樵趃t形成過程中，首先要形成相鄰碼元的串?dāng)_，然后再經(jīng)過響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)形成所需要的波形。 所以，在有控制地引入碼間串?dāng)_的過程中，使原本互相獨(dú)立的碼元變成了相關(guān)碼元。也正是碼元之間的這種相關(guān)性導(dǎo)致了接收判決的過失傳播。這種串?dāng)_對(duì)應(yīng)的運(yùn)算稱為相關(guān)運(yùn)算。 所以將式 稱為相關(guān)編碼。Ck = ak + ak1 可見，相關(guān)編碼是為了得到預(yù)期的局部響應(yīng)信號(hào)頻譜所必需的，但卻帶來了過失傳播問題。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】100第七節(jié) 局部響應(yīng)

46、和時(shí)域均衡 過失傳播問題的克服 1、預(yù)編碼：為防止因相關(guān)編碼而引起的過失傳播問題，可以在發(fā)送端相關(guān)編碼之前進(jìn)行預(yù)編碼。預(yù)編碼規(guī)那么：bk = ak bk-1即ak = bk bk-1 2、相關(guān)編碼：把預(yù)編碼后的bk作為發(fā)送濾波器的輸入碼元序列，得到 Ck = bk + bk-1 。3、模2判決。 因此，整個(gè)上述處理過程可概括為“預(yù)編碼相關(guān)編碼模2判決過程。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】101 此時(shí)，得到了ak ，但不需要預(yù)先知道ak-1。第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 模2判決：假設(shè)對(duì)上式相關(guān)編碼進(jìn)行模2處理，那么有Ckmod2 = bk + bk-1mod2 = bk bk-1 = ak

47、即ak = Ckmod2 上述說明，對(duì)接收到的Ck作模2處理便得到發(fā)送端的ak ，此時(shí)不需要預(yù)先知道ak-1，因而不存在錯(cuò)誤傳播現(xiàn)象。這是因?yàn)?，預(yù)編碼后的信號(hào)各抽樣值之間解除了相關(guān)性。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】102ak 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 例： ak和bk為二進(jìn)制雙極性碼，其取值為+1及-11及0。ak 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1bk-1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1bk 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0Ck 0 +2 0 0 +2 +2 +2 0 2 0 0Ck 0 +2 0 0 +2 +

48、2 +2 0 0 0 0Ck = bk + bk-1 相關(guān)編碼；bk = ak bk-1預(yù)編碼；通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】103 上例說明，由當(dāng)前值Ck可直接得到當(dāng)前的ak ，錯(cuò)誤不會(huì)傳播下去，而是局限在受干擾碼元本身位置。 第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 判決規(guī)那么：通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】1042、第類局部響應(yīng)系統(tǒng)原理框圖第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 圖a 原理方框圖圖b 實(shí)際系統(tǒng)方框圖通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】105 式中，R1、R2、RN為加權(quán)系數(shù)，其取值為正、負(fù)整數(shù)和零，例如，當(dāng)取R1 =1，R2 =1，其余系數(shù)等于0時(shí)，就是前面所述的第類局部響應(yīng)波形

49、。第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 1局部響應(yīng)的一般形式 局部響應(yīng)波形的一般形式可以是：N個(gè)相繼間隔Ts的波形sin x/x之和，其表達(dá)式為通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】106由上式可得gt的頻譜函數(shù)為 第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 由上式可見，G僅在-/Ts， /Ts范圍內(nèi)存在。 顯然，Rmm = 1， 2， ， N不同，將有不同類別的的局部響應(yīng)信號(hào)，相應(yīng)地有不同的相關(guān)編碼方式。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】107 假設(shè)設(shè)輸入數(shù)據(jù)序列為ak，相應(yīng)的相關(guān)編碼電平為Ck，那么有 。 可見， Ck的電平數(shù)將依賴于ak的進(jìn)制數(shù)L及Rm的取值。通常，Ck的電平數(shù)將要超過ak的進(jìn)制數(shù)。第七節(jié) 局

50、部響應(yīng)和時(shí)域均衡 2局部響應(yīng)的電平數(shù) 為了防止因相關(guān)編碼而引起的“過失傳播現(xiàn)象，一般采用“預(yù)編碼-相關(guān)編碼-模2判決過程，即先對(duì)ak進(jìn)行預(yù)編碼：式中，ak和 bk已假設(shè)為L(zhǎng)進(jìn)制，故式中“+為“模L相加。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】108第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 再對(duì)Ck作模L處理，得到 ak = Ck mod L 。然后，將預(yù)編碼后的bk進(jìn)行相關(guān)編碼 這正是所期望的結(jié)果。此時(shí)不存在錯(cuò)誤傳播問題，且接收端的譯碼十分簡(jiǎn)單，只需直接對(duì) Ck 按模 L 判決即可得 ak 。通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】1093、常見的五類局部響應(yīng)波形第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 通信原理 【第六章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)】110 此外，以上兩類的抽樣值電平數(shù)比其它類別的少，輸入為L(zhǎng)進(jìn)制信號(hào)時(shí)，第、類局部響應(yīng)信號(hào)電平數(shù)為2L-1這也是它們得以廣泛應(yīng)用的原因之一 。第七節(jié) 局部響應(yīng)和時(shí)域均衡 可見，各類局部響應(yīng)波形的頻譜均不超過理想低通的頻帶寬度，但他們的頻譜結(jié)構(gòu)和對(duì)臨近碼元抽樣時(shí)刻的串?dāng)_不同。 目前應(yīng)用較多的是第類和第類。第類頻譜主要集中在低頻段，適