[第八讲数字基带信号及其频谱特性.ppt

《通信技术》授课讲义 通信原理 第六章 数字基带传输系统 (数字基带信号及其频谱特性) 复习--时分多路复用原理 复习-- SDH的速率等级 第6章 数字基带传输系统 教学构想 目的：通过剖析数字基带传输系统，掌握数字通信系统分析和设计的基本方法和思路； 要求： ① 掌握数字基带传输的基本理论，包括数字基带信号 的波形、频谱和码型； ② 熟练掌握数字基带信号无失真传输的基本准则； ③ 掌握基带传输误码性能分析方法； ④ 掌握时域均衡的基本原理和实现方法; ⑤ 了解评价数字基带传输系统性能的眼图的概念。 方法： 理论分析和实际应用相结合。 第6章 数字基带传输系统 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.2 基带传输的常用码型 6.3 数字基带信号传输与码间串扰 6.4 无码间串扰的基带传输特性 6.5 基带传输系统的抗噪声性能 6.6 眼图 6.7 部分响应和时域均衡 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.1.2 基带信号的频谱特性 分析思路 由于数字基带信号是一个随机脉冲序列，没有确定的频谱函数，所以只能用功率谱来描述它的频谱特性。 随机脉冲序列的表示式 6.1 数字基带信号及其频谱特性 该序列可表示为 6.1 数字基带信号及其频谱特性 随机脉冲序列功率谱密度： 定义： v(t)是随机序列s(t)的统计平均分量，它取决于每个码元内出现g1(t)和g2(t) 的概率加权平均。 由于v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，故v(t)是以Ts为周期的周期信号，称之为稳态波。 6.1 数字基带信号及其频谱特性 s(t)与v(t)之差u(t)称为交变波 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.1 数字基带信号及其频谱特性 v(t)的功率谱密度Pv(f) 可以展成傅里叶级数 式中 由于在（-Ts/2，Ts/2）范围内， 所以 6.1 数字基带信号及其频谱特性 由于 只存在于（-Ts/2，Ts/2）范围内，所以上式的积分限可以改为从 -? 到 ?： 其中 v(t)的功率谱密度为 6.1 数字基带信号及其频谱特性 u(t)的功率谱密度Pu(f) UT (f) － u(t)的截短函数uT(t)所对应的频谱函数； E － 统计平均 T － 截取时间，设 T = (2N+1) Ts 6.1 数字基带信号及其频谱特性 求uT(t)的频谱函数 故 其中 6.1 数字基带信号及其频谱特性 于是 其统计平均为 当m = n时 所以 6.1 数字基带信号及其频谱特性 当m ? n时 所以 由以上计算可知，式 的统计平均值仅在m = n时存在，故有 6.1 数字基带信号及其频谱特性 将其代入 即可求得u (t)的功率谱密度 分析：交变波的功率谱Pu (f)是连续谱，它与g1(t)和g2(t)的频谱以及概率P有关。 6.1 数字基带信号及其频谱特性 s(t)的功率谱密度Ps(f)： 由于s(t) = u(t) + v(t) ： ? 上式为双边的功率谱密度表示式。单边功率谱密度为 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.1 数字基带信号及其频谱特性 M进制基带信号的功率谱 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.1 数字基带信号及其频谱特性 讨论 6.1 数字基带信号及其频谱特性 【例6-1】 求单极性NRZ和RZ矩形脉冲序列的功率谱。 【解】对于单极性波形：若设g1(t) = 0， g2(t) = g(t) ，将其代入下式 可得到由其构成的随机脉冲序列的双边功率谱密度为 当P=1/2时，上式简化为 6.1 数字基带信号及其频谱特性 讨论： 若表示“1”码的波形g2(t) = g(t)为不归零（NRZ）矩形脉 冲，即 其频谱函数为 当 f = mfs 时：若m = 0，G(0) = Ts Sa(0) ? 0，故频谱Ps(f) 中有直流分量。 若m为不等于零的整数， 频谱Ps(f)中离散谱为零，因而无定时分量。 6.1 数字基带信号及其频谱特性 这时， 双边功率谱密度变成 6.1 数字基带信号及其频谱特性 若表示“1”码的波形g2(t) = g(t)为半占空归零