[信息与通信]第4章 数字基带传输系统.ppt

4.1 数字基带概述 一、概述 1、概念 数字传输可分为： (1)基带传输：不经过调制而直接传输,（有线信道，传输距离较近）; (2)频带传输：经过调制而直接传输，（无线信道和光信道，则是带通）; 4.1 数字基带信号码型 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。 前一问题称为传输码型的选择，后一问题称为基带脉冲的选择。这是两个既彼此独立又相互联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。 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 4.3 无码间串扰的基带传输系统 h(t)的值除t=0是不为零外，在其它所有抽样点上均为零，此时不存在码间干扰； 也就意味着，在接收端只需要研究特定点的抽样值能反映其所携带的幅度信息，则可以用再次抽样的方法仍然可以准确无误的恢复原始信码。 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 （2）尾部衰减要快。 4.4 无码间串扰基带系统的抗噪声性能 码间串扰和噪声是影响接收端正确判决，从而造成误码的因素。本节来讨论噪声引起的误码率。 4.5 眼图 眼图就是用的实验方法宏观监测系统的性能。 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。 经整理后无码间串扰的条件为： 可以找到很多能满足这个要求的系统，例如 4.3.1 无码间串扰的等效特性 经数学推导可以得到： 要满足无码间串扰，则要求 码间干扰传输的波形，然后把各项移至在 区间内的内容进行叠加，其结果一定为常数（不一定是），这种特性称为等效理想低通特性。 4.3.1 无码间串扰的等效特性 可等效为 ： 相应的时域表达式： 如果信号经传输后整个波形发生变化，但只要其特定点的抽样值保持不变，那么用再次抽样的方法，仍然可以准确无误地恢复原始信码。这就是奈奎斯特第一准则的本质。 输入序列若以的码元速率1/TS进行无码间串扰传输时，所需的最小传输带宽为1/2TS （Hz）,通常称1/2TS为奈奎斯特带宽。 频带利用率是指码元速率和带宽的比值： 显然，理想低通传输函数具有最大的频带利用率，其值为2Baud/Hz。但是，理想基带传输系统实际上不可能得到应用。这是因为首先物理不可实现的；其次，拖尾很大。 4.3.3 实用的无码间串扰基带传输特性 理想冲激响应的尾巴衰减很慢的原因是系统的频率特性截止过于陡峭，进行“圆滑”处理可以减小拖尾，通常被称为“滚降”。而滚降系数定义为： 若二进制基带信号为双极性，则在抽样时刻x(t)的取值为： 设判决门限为Vd，则 ，判为“1”码 ，判为“0”码 可能出现两种判决错误：原“1”错判成“0”或原“0”错判成“1”，图中带“×”的码元就是错码。下面分析由于信道加性噪声引起这种误码的概率，即误码率。 设信道加性噪声为均值为0的高斯白噪声，而接收滤波器又是一个线性网络，故判决电路输入噪声也是均值为0的高斯噪声。 nR(t)的功率谱密度为： 方差（噪声平均功率）为： nR(t)瞬时值的一维概率密度函数可表述为： 发送“1”时均值为A，其一维概率密度函数为： 发送“0”时均值为-A，其概率密度函数为： 它们相应的曲线如图所示： 噪声会引起两种误码概率 ： （1）发“1”错判为“0”的概率P(0/1)； （2）发“0”错判为“1”的概率P(1/0)； 基带传输系统总的误码率可表示为： 在A和 一定的条件下，可以找到一个使误码率最小的判决门限电平，这个门限电平称为最佳门限电平。令 当P(1) = P(0) = 1/2 时 这时，基带信号系统总的误码率为： 这就是双极性、等概发送“1”码和“0”码、且在最佳判决门