第五章数字基带讲解.doc

通信原理电子教案 数字基带传输系统 学习目标： 数字基带传输系统的组成； 数字基带信号的时域波形及其频谱特性； 基带传输的常用码型； 无码间干扰的基带传输特性； 无码间干扰基带系统的抗噪声性能； 眼图； 时域均衡原理。 重点难点：数字基带信号的频谱特性；AMI码、HDB3码、PST码、数字 双向码等编译码原理及特点；奈奎斯特第一准则和奈奎斯特带宽；升余弦滚降特性，滚降系数和频带利用率的关系；时域均衡的原理和均衡效果的衡量准则。 课外作业： 5-1，5-2，5-6，5-7，5-,10，5-11，5-12，5-13，4-15，5-18，5-19，5-20 本章共分9讲（总第18~26讲） 第十八讲 基带系统与基带信号波形 主要内容： 数字基带传输系统的组成；数字基带信号的时域波形；数字基带信号的模型。 §5.1 数字基带传输概述 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，或者是来自模拟信号经数字化处理后的PCM码组等等都是数字信号。这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，称之为数字基带信号。在某些有线信道中，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。而大多数信道，如各种无线信道和光信道，数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移到高载处才能在信道中传输，这种传输称为数字频带（调制或载波）传输。 基带传输系统的基本结构如图5-1所示。它主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 图5-1 数字基带传输系统 信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。 信道 是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。 图5-2给出了图5-1所示基带系统的各点波形示意图 。其中(a)是输入的基带信号， (b)是进行码型变换后的波形，(c)对(a)而言进行了码型及波形的变换，是一种适合在信道中传输的波形，(d)是信道输出信号，显然由于信道频率特性不理想，波形发生失真并叠加了噪声，(e)为接收滤波器输出波形,与(d)相比，失真和噪声减弱，(f)是位定时同步脉冲。(g)为恢复的信息，其中第4个码元发生误码。误码的原因之一是信道加性噪声，之二是传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想，使码元之间相互串扰。显然，接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰，这两点也正是本章讨论的重点。 图5-2 基带系统各点波形示意图 §5．2 数字基带信号及其频谱特性 数字基带信号 数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。下面就以矩形脉冲为例介绍几种最常见的基带信号波形。 图5-3 几种常见的基带信号波形 单极性不归零波形 这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1，其特点是极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列时没有位同步信息。 双极性不归零波形 脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0，当0、1符号等可能出现时无直流分量。这样，恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。 单极性归零波形 有电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平所以称为归零波形。单极性归零波形可以直接提取定时信息，。 双极性归零波形 每个码元内的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。有利于同步脉冲的提取。 差分波形 这种波形不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，图中，以电平跳变表示1，以电平不变表示0，当然上述规定也可以反过来。由于差分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此称它为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形。 多电平波形 上述各种信号都是一个二进制符号对应一个脉冲。实际上还存在多于一个二进制符号对应一个脉冲的情形。这种波形统称为多电平波形或多值波形。例如，若令两个二进制符号00对应+3E，01对应+E，10对应-E，11对应+3E，则所得波形为4电平波形，在高数据速率传输系统中，采用这种信号形式是适宜的。 若数字基带信号中各码元波形相同而取