第四章、基带数字信号的传输.ppt

第四章 基带数字信号的表示和传输 引言-意义、系统构成、各部分作用 基带数字信号的波形 基带数字信号的码型 数字基带信号及其频谱特性 基带数字信号的频率特性 数字基带信号传输与码间串扰 眼图 时域均衡 1、数字基带信号的产生： 来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的二进制序列，电传机输出的代码； 也可以是来自模拟信号经数字化处理后得到的信号，如PCM码组或时分复用得到的数字序列，还可以是多进制数字序列等等都是数字信号。 2. 数字信号有两种传输方式： 基带传输：在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输， 称之为数字基带传输系统。 频带传输（调制传输）：而大多数信道，如各种无线信道和远距离有线信道， 则是带通型的， 数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移到高载波处才能在信道中传输，把这种传输称为数字频带（调制或载波）传输系统。 3.研究基带传输的意义 1. 近程数据通信系统中广泛采用 2.在频带传输系统中仍然存在基带传输的问题，基带传输的许多问题也是频带传输需要考虑的问题。 数字基带传输系统的基本结构 同步提取：从接收滤波器输出信号中提取位同步(定时)信号 注意：在数字基带信号传输过程中，码间串扰、噪声、位同步信号相位抖动等原因都有可能使判决结果产生误码，因此为了降低误码率，应尽可能减小码间串扰和位同步抖动。 基带系统的各点波形示意图 几种最基本的基带信号波形 1.单极性不归零波形(NRZ) 2.双极性不归零波形(BNRZ) 3.单极性归零波形(RZ) 4.双极性归零波形(BRZ) 5.差分码波形 6.多进制波形（多元码） 2．双极性不归零波形(BNRZ) 在一个码元时间内，要么电压（流）为正，要么电压（流）为负，为双极性波形。 几种基本的基带信号波形 4.4 数字基带信号的传输码型 对传输用的基带信号的主要要求: 对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型； 对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。 前者属于传输码型的选择，后者是基带波形的选择。这是两个既独立又有联系的问题。本节先讨论码型的选择问题。 对于传输码型，有如下一些要求： 无直流分量和只有很小的低频分量； 含有码元的定时信息； 传输效率高； 最好有一定的检错能力； 适用于各种信源，即要求以上性能和信源的统计特性无关 满足或部分满足以上特性的传输码型种类很多，下面将介绍目前常用的几种。 AMI码和HDB3码及波形（有些资料将+1用1表示） 5.传号反转码（CMI- Coded Mark Inversion） 4.5基带信号的频谱特性 本小节讨论的问题 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。 这里将从随机过程功率谱的原始定义出发，求出数字随机序列的功率谱公式。 随机脉冲序列的表示式 设一个二进制的随机脉冲序列如下图所示： 图中 Ts － 码元宽度 g1(t)和g2(t) － 分别表示消息码“0”和“1”，为任意波形。 设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出现的概率分别为P和(1-P)，且认为它们的出现是统计独立的，则该序列可表示为 式中 s(t)的功率谱密度Ps(f) 即可得到随机序列s(t)的功率谱密度，即 上式为双边的功率谱密度表示式。如果写成单边的，则有 由上式可见： 二进制随机脉冲序列的功率谱Ps(f)可能包含连续谱（第一项）和离散谱（第二项）。 连续谱总是存在的，这是因为代表数据信息的g1(t)和g2(t)波形不能完全相同，故有G1(f) ≠ G2(f) 。谱的形状取决于g1(t)和g2(t)的频谱以及出现的概率P。 离散谱是否存在，取决于g1(t)和g2(t)的波形及其出现的概率P。一般情况下，它也总是存在的，但对于双极性信号 g1(t) = - g2(t) = g(t) ，且概率P=1/2（等概）时，则没有离散分量?(f - mfs)。根据离散谱可以确定随机序列是否有直流分量和定时分量。 【例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 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，