通信第六章.ppt

PCN SS Lab of USTC 6.4 部分响应基带传输系统 由上节的讨论中，根据奈奎斯特第一准则，为了消除码间干扰，可以把基带系统的总特性设计成理想低通特性，其冲激响应为 波形，这个波形的特点是频谱窄，而且能达到理论上的极限传输速率 。但其缺点是第一个零点后的尾巴振幅大收敛慢，从而对定时要求十分严格，若定时稍有偏差，则极易引起严重的码间干扰。 于是，又提出了采用余弦滚降低通传输特性，例如采用升余弦频率特性。此时虽然减小了尾巴的震荡，对定时也可放松些要求，可是所需的频率却加宽了，故达不到 的频带利用率，由此可见，高的频带利用率与“尾巴”衰减大、收敛快是互相矛盾的，这对高速率的传输尤其不利。 那么，能否找到频率利用率既高又使“尾巴”衰减大、收敛快的传输波形呢？ 奈奎斯特第二准则回答了这个问题。该准则告诉我们：有控制地在某些码元的抽样时刻引入码间干扰，而在其余码元的抽样时刻无码间干扰，那么就能使频带利用率提高到理论上的最大值，同时又可以降低对定时精度的要求。 随后，分别求得 、 的功率谱密度 ，并把它们相加，就得到 （式6-17）。尽管如此，整个推导过程亦不甚简单，且 公式很长。 设一个二进制的随机脉冲序列如图6-7（a）所示，这里 和 分别表示符号的“1”和“0”， 为每一码元的宽度。 现在假设序列中任一码元 时间内， 和 出现的概率分别P为1-P和，且认为它们的出现是互不依赖的（统计独立）。 该随机过程可以表示为 （6-1） 式中： （6-2） 对于任意的随机信号 ，都可以将其分解为两部分，一部分为稳态分量 ，另一部分为随机分量 ，即 （6-3） 先分别求出这两个分量的功率谱，然后就可以求出 的功率谱。 最后得： （6-17） 由式（6-17）可以得出以下几点： ① 式（6-17）仅仅适用于“二进制”，不能用于AMI、 HDB3等三进制以及其他多进制码信号。 ② 二进制随机信号的功率谱密度包括连续谱（第一 项）和离散谱（第二项）两部分。 ③连续谱总存在，仅当 时，连续谱才消 失，但此时不能进行通信。 ④离散谱通常也总是存在，仅当双极性等概时才会消 失。 ⑤在分析时，对 未加限制，因而式（6-17 ）不仅可用于二进制基带信号，亦可用于二进制调 制信号。 通常，二进制信息1和0是等概的，即P=1/2。这时式（6-17）可简化为： （6-18） 令 （对应于NRZ：高为1，宽 为的矩形脉冲） 令 （对应于RZ：高为1，宽 为的矩形脉冲） 注意：若矩形脉冲高为A，则只要在 式中乘上 即可。 （1）单极性NRZ矩形脉冲 （2）双极性NRZ矩形脉冲 （3）单极性RZ矩形脉冲（ ） （4）双极性RZ矩形脉冲（ ） 它们的功率谱如下图： 由以上分析可以看出，随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两个部分：连续谱 及离散谱 。对于连续谱而言，代表数字信息的 及 不能完全相同，故 ，因而 总是存在的；对于离散谱来说，在一般情况下，它也总是存在的。但我们容易观察到，若 及 是双极性的脉冲，且波形出现概率相同（ ） 则此时没有离散谱（即频谱图中没有线谱成分）。 6.3 无码间串扰的传输波形 一、基带脉冲传输与码间串扰 基带系统模型 分析表明，上述所示系统的传输性能分析可归结为两个问题：一是由于系统传输性能不完善引起的码间干扰（ISI）；二是信道噪声的影响，两者均会引起误码。 为了简化分析，并突出主要矛盾，把两个问题分别考虑。我们先讨论无噪声情况下如何实现码间干扰，然后再讨论无码间干扰情况下信道噪声的影响。 ★6.3.1 无码间串扰的传输条件 ISI就是前一码进入（蔓延）到后续码的