第4章数字基带传输技术.ppt

第4章 数字基带传输系统 引言 从本章起，侧重讨论数字通信的基本原理及有关技术问题。 定义： 数字通信系统可分为数字基带传输系统和数字频带传输系统。两者的主要区别在于是否存在载波调制和解调装置。 意义：在实际使用的数字通信系统中基带传输没有频带传输那样广泛，但： ●在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用了这种传输方式； ●频带传输系统中同样存在着基带信号传输问题； ●如果把调制与解调过程看作是广义信道的一部分，则任何数字传输系统均可等效为基带传输系统。 4.1 数字基带信号码型 4.1.1 数字基带信号的码型设计原则 数字基带信号：就是消息代码的电脉冲表示――电波形。 问题：在实际基带传输系统中，并非所有的原始数字基带信号都能在信道中传输，例如： ●含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变； ●如果代码出现长时间的连“0”符号，不利于准确提取同步信息； ●易于形成码间干扰； ●抗噪声性能差，Ud不易设定。 实际的基带传输系统还可能提出其它要求，从而导致对基带信号也存在各种可能的要求。 归纳起来，对传输用的基带信号的要求主要有两点： （1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型； （2）对所选的码型的电波形的要求，期望电波形适宜于在信道中传输。 本节讨论前一问题。 2. 双极性非归零波形(NRZ) 特点： ① 可能无直流分量。易于传输。 ② 波形之间无间隔。 ③ 不能直接提取同步信息。 ④ 抗噪性能好：判决门限为0，易设置且稳定。 ⑤ 无需一端接地。 3. 单极性归零（RZ）波形 4. 双极性归零（RZ）波形 5. 差分波形(相对码波形) ---利用相邻码元的电平变化传递信息。 规则： 遇“1”相邻码元电平变化； 遇“0”相邻码元电平不变化。 －－（反之亦可） HDB3码特点: 1）无直流分量、低频分量小； 2）连0串不会超过3个，对定时信号的恢复十分有利； 3）编码复杂，译码简单。 代价：三电平。 8. Manchester码 ---又称双相码、分相码。是对每个二进制代码分别利用两个具有2个不同相位的二进制新码去取代的码。 编码规则： 1 → 1 0 (π相位的一个周期方波) 0 → 0 1 ( 0 相位的一个周期方波) 例：{an}： 1 0 1 1 0 1 CMI： 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 4.2 基带系统的脉冲传输与码间干扰 4.2.1 数字基带系统的工作原理 模型： 4.3 无码间串扰的基带传输系统 无码间串扰对基带传输系统冲激响应的要求概括如下： （1）基带信号经过传输后在抽样点上无码间串扰，也即瞬时抽样值应满足 4.4 无码间串扰基带系统的抗噪声性能 抗噪声性能分析模型： 4.5 眼图 目的：用的实验方法宏观监测系统的性能 观察眼图的方法：调整示波器扫描周期，使 To=Tb 这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。 4.5.1 眼图的概念 眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。 从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。 讨论： （1）双极性RZ信号的功率谱只有连续谱，不含任何离散分量。特别是不含可用于提取同步信息的 fb 分量。 （2）双极性NRZ信号的功率谱的带宽同于单极性RZ信号，为 ： （3）p≠1/2时，双极性RZ信号的功率谱将含有离散分量，其特点与单极性RZ信号的功率谱相似。Why？ 工作原理： 4.2.2 基带传输系统的码间串扰 传输过程中第4个码元发生了误码，产生该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性不理想引起的波形畸变。 基带传输系统的数学模型如图所示： 关键：识别点y(t)的信号质量。 信号：发送滤波器至接收滤波器总的传输特性为： 噪声：传输特性仅为： 为方便起见，假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲激。则发送滤波器输入信号可以表示为： 则由图可得抽样判决器的输入－－识别点信号为： ak={ak}的第k个码元。 为了判定第j个码元aj的值，应在 瞬间对y(t)抽样。显然，此抽样值为： 右边第一项是确定信息aj的依据； 第二项：aj之外其他码元在抽样时刻的贡献，对当前码元aj的判决起着干扰的作用，称之为码间串扰值（随机）； 第三项：输出噪声在抽样瞬间的