五章数字基带传输系统.ppt

机械工业出版社 2004年1月 5　数字基带信号传输 研究对象：数字基带传输系统 研究目的：从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 研究方法： （1）有限带宽信道条件下的信号设计方法； （2）存在AWGN基带信道条件下的最佳接收机的设计方法； （3）介绍评价数字基带传输系统性能的眼图和提高实际数字基带传输系统接收机性能的时域均衡技术等。 预备知识：需要具备概率论与随机过程的基本知识，以及信号与系统的基本知识 5　数字基带信号传输 5.1　概述 5.2　数字基带传输中的码间串扰和噪声 5.3　部分响应系统 5.4　二进制确知信号的最佳接收 5.5　眼图 5.6　均衡技术 5.1 概述 5.1.1　问题的描述 　本章研究的问题是什么，简化为数学模型是什么样的？ 5.1.2　数字基带信号的码型 　什么是码型，各种码型的特点，什么样的码型适合信道传输 5.1.3　数字基带信号的功率谱分析 　基带信号占用的频带怎样，该用什么样的信道去传输 5.1.1　问题的描述 什么是数字基带信号？ 　　－信号含丰富的低频分量，甚至直流分量； 什么是数字基带传输？ 　　－数字基带信号在信道中的直接传输；如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； 什么是数字频带传输？ 　　－数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到高载波处在带通型信道中的传输； 也称为调制或载波传输； 5.1.1　问题的描述(续) 为什么要研究数字基带传输系统？ 在利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方式； 数字基带传输中包含频带传输的许多基本问题，也就是说，基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题； 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究； 基带传输系统的基本结构-1 基带传输系统的基本结构-2 码型变换器－把原始基带信号变换成适合于信道传输的的各种码型，达到与信道匹配的目的； 发送滤波器－码型变换器输出的各种码型是以矩形为基础的，发送滤波器的作用就是把它变换为比较平滑的波形，如升余弦波形等，这样利于压缩频带、便于传输； 信道－它是允许基带信号通过的媒质，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。一般认为噪声为AWGN； 基带传输系统的基本结构-3 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－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； 研究的目标 可靠性：在接收端要以最小的错误概率恢复出发送序列{an}，即要研究误码率与系统的什么参数有关，如何能使误码率达到最小； 有效性：基带传输系统的带宽都是有限的，在有限带宽情况下如何尽可能提高码元速率； 研究目标的数学描述： 设发送滤波器传输函数为GT (f )，信道的传输特性为C(f )，接收滤波器的传输特性为GR(f )，其总传输特性为： 如何设计总传输特性H (f )，使得接收端恢复出的序列{an’}与发送端序列{an}之间的差错尽可能少； 如何设计总传输特性H (f )，使得在物理可实现时，频带利用率尽可能高； 当总传输特性H (f )达不到设计要求时，可以采取什么办法进行补偿； 最佳接收机的概念及基本设计方法； 5.1.2 数字基带信号的码型 对传输用的基带信号主要有两个方面的要求： （1）对传输码型的要求－原始消息代码必须编成适合于传输用的码型； （2）对基带脉冲的要求－所选码型对应的电波形应适合于基带系统的传输； 研究目的：什么样的码型是适合信道传输的； 对传输码型的要求： 下列信号不适合在信道中传输： 含有直流或丰富的低频分量，包含长串的连续“1”或“0”。 传输码结构应具有下列主要特性： 相应的基带信号无直流分量，且低频分量少； 便于从信号中提取定时信息； 信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰； 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 具有内在的检错能力； 编译码设备要尽可能简单； 几种常见的基带信号码型 单极性不归零码 双级性不归零码 单极性归零码 双级性归零码 差分码 多进制（电平）码 极性交替转换码（AMI） 三阶高密度码（HDB3） 数字双相码（Manchester）码 密勒码 (1) 单极性不归零码 特点： “1”，“0”分别对应正电压和零电位； 有直流成份； 判决电平一般取“1”码电平的一半，不能稳定在最佳的电平，抗噪声性能不好； 不能直接提取同步信号； 传输时要求信道的一端接地，这样不能用两根芯线均不接地的电缆传输线 (2) 双极性不归零码 特点： “1”、“0”分别对应正电位和负电位，因此当1、0符号等概出现时无直流分量。 判决电