06西南大学-通信原理-第六章_数字基带传输系统.ppt

通信原理 主讲教师：高 渤 gaobo@swu.edu.cn 学习内容 学习目标 学习目标 学习目标 学习目标 学习内容 第一节 数字基带信号及其频谱特性 ? 引 言 1、数字基带信号 ： 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。 2、数字基带传输系统： 不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。 3、数字带通传输系统 ： 包括调制和解调过程的传输系统。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 4、研究数字基带传输系统的原因： 1）近程数据通信系统中广泛采用； 2）基带传输方式也有迅速发展的趋势； 3）基带传输中包含带通传输的许多基本问题； 4）任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 一、数字基带信号 几种基本的基带信号波形。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 1、单极性非归零码（NRZ） 特点是脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、CMOS电路产生；缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输。 2、双极性非归零码（NRZ） 当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接收端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。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 3、单极性归零（RZ）码 信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常，归零波形使用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息。 与归零波形相对应，非归零波形的占空比等于100％。 4、双极性归零码 兼有双极性和归零波形的特点。使得接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 5、差分码 用相邻码元的电平的跳变和不变来表示数字信息 ，如图：以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。它也称相对码。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。 6、多电平码 可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平波形2B1Q。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 ? 讨 论：数字基带信号的表示。 表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形。若表示各码元的波形相同而电平取值不同，则数字基带信号可表示为： 第一节 数字基带信号及其频谱特性 二、基带信号的频谱特性（略） 通过频谱分析，可以确定信号需要占据的频带宽度，还可以获得信号谱中的直流分量、位定时分量、主瓣宽度和谱滚降衰减速度等信息。 从而针对信号谱的特点来选择相匹配的信道，或根据信道的传输特性来选择适合信号形式或码型。 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。 本节介绍了一种求解功率谱的简明方法：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。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 第一节 数字基带信号及其频谱特性 为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简化，可以把S（t）分解成稳态波v（t）和交变波u（t） 。 稳态波：随机序列S（t）的统计平均分量，它取决于每个码元内出现g1（t）和g2（t） 的概率加权平均，因此可表示成 第一节 数字基带信号及其频谱特性 交变波u（t） ：是S（t）与v（t）之差，即 第一节 数字基带信号及其频谱特性 1、v（t）的功率谱密度Pv（f） 第一节 数字基带信号及其频谱特性 2、u（t）的功率谱密度Pu（f） 由于是一个功率型的随机脉冲序列，它的功率谱密度可采用截短函数和统计平均的方法来求，即 第一节 数字基带信号及其频谱特性 将其代入 第一节 数字基带信号及其频谱特性 即可求得u （t）的功率谱密度 第一节 数字基带信号及其频谱特性 3、S（t）的功率谱密度Ps（f） 由于S（t） = u（t） + v（t），所以将下两式相加： 第一节 数字基带信号及其频谱特性 ? 结 论： 1、二进制随机脉冲序列的功率谱可能包含连续谱和离散谱。 2、连续谱总是存在的，且谱的形状取决于g1（t）和g2（t）的频 谱以及出现的概率P。 3、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。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。 第一节 数字基带信号及其频谱特性 【