第5节_数字基带传输系统.ppt

* 假设信源发送“1”码的概率为P(1)，发送“0”码的概率为P(0) ，则二进制基带传输系统的总误码率为 将上面求出的P(0/1)和P(1/0)代入上式，可以看出，误码率与发送概率P(1) 、 P(0) ，信号的峰值A，噪声功率?n2，以及判决门限电平Vd有关。 因此，在P(1) 、 P(0) 给定时，误码率最终由A、 ?n2和判决门限Vd决定。 在A和?n2一定条件下，可以找到一个使误码率最小的判决门限电平，称为最佳门限电平。若令 则可求得最佳门限电平 * 若P(1) = P(0) = 1/2，则有 这时，基带传输系统总误码率为 由上式可见，在发送概率相等，且在最佳门限电平下，双极性基带系统的总误码率仅依赖于信号峰值A与噪声均方根值?n的比值, 而与采用什么样的信号形式无关。且比值A/ ?n越大，Pe就越小。 对于双极性码。1码和0码分布1取A和-A，可以求得误码率为： * 比较双极性和单极性基带系统误码率可见，当比值A/ ?n一定时，双极性基带系统的误码率比单极性的低，抗噪声性能好。此外，在等概条件下，双极性的最佳判决门限电平为0，与信号幅度无关，因而不随信道特性变化而变，故能保持最佳状态。而单极性的最佳判决门限电平为A/2，它易受信道特性变化的影响，从而导致误码率增大。因此，双极性基带系统比单极性基带系统应用更为广泛。 * 5.6.1 眼图 在实际应用中需要用简便的实验手段来定性评价系统的性能。眼图是一种有效的实验方法。 眼图是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。 具体方法：用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端,然后调整示波器水平扫描周期,使其与接收码元的周期同步.此时可以从示波器显示的图形上,观察码间干扰和信道噪声等因素影响的情况,从而估计系统性能的优劣程度。 因为在传输二进制信号波形时, 示波器显示的图形很像人的眼睛，故名“眼图”。 5.6 眼图与均衡 * 眼图实例 图(a)是接收滤波器输出的无码间串扰的双极性基带波形 图(d)是接收滤波器输出的有码间串扰的双极性基带波形 眼图的“眼睛”张开的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之，表示码间串扰越大。 * 眼图模型 * 最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻； 图中央的横轴位置对应于判决门限电平； 图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度； 抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超过它就可能发生错判； 图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围，即过零点畸变，它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大影响。 定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。斜率越大，对位定时误差越敏感； 眼图各部分与系统性能的关系具体如下： * 眼图照片 图(a)是在几乎无噪声和无码间干扰下得到的, 图(b)则是在一定噪声和码间干扰下得到的。 * 5.6.2 时域均衡技术 什么是均衡器？为了减小码间串扰的影响，通常需要在系统中插入一种可调滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。 均衡器的种类： 频域均衡器：是从校正系统的频率特性出发，利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或系统的频率特性，使包括可调滤波器在内的基带系统的总特性接近无失真传输条件。 时域均衡器：直接校正已失真的响应波形，使包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。 频域均衡在信道特性不变，且在传输低速数据时是适用的。而时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在数字传输系统中，尤其是高速数据传输中得以广泛应用。 * 时域均衡原理 现在我们来证明：如果在接收滤波器和抽样判决器之间插入一个称之为横向滤波器的可调滤波器，其冲激响应为 式中，Cn完全依赖于H(?)，那么，理论上就可消除抽样时刻上的码间串扰。 【证】设插入滤波器的频率特性为T(?)，则若 满足下式 则包括T(?)在内的总特性H(?)将能消除码间串扰。 * 将 代入 得到 如果T(?)是以2?/Ts为周期的周期函数，即 则T(?)与i无关，可拿到 ? 外边，于是有 即消除码间串扰的条件成立。 * 图5-20 横向滤波器 横向滤波器组成 上网络是由无限多的按横向排列的迟延单元Ts和抽头加权系数Cn 组成的，因此称为横向滤波器。 它的功能是利用无限多个响应波形之和，将接收滤波器输出端抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间串扰的响应波形。 由于横向滤波器