数字基带传输系统-通信原理.ppt

通信原理 通信原理 第6章 数字基带传输系统 第6章 数字基带传输系统 学习目标 1、掌握基带系统组成及其各部分。 2、掌握基带信号时域特征，如波形、码型，以及频谱特征。 3、掌握数字基带传输系统的基本模型和数字基 带系统的码间干扰的概念。 4、消除码间干扰和减小加性噪声干扰，提高系统抗噪声性能的方法。 5、评估基带传输系统的方法-眼图；改进基带信号传输质量的两个措施。 第6章 数字基带传输系统 概述 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。 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。 数字带通传输系统 －包括调制和解调过程的传输系统 研究数字基带传输系统的原因： 近程数据通信系统中广泛采用 基带传输方式也有迅速发展的趋势 基带传输中包含带通传输的许多基本问题 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6章 数字基带传输系统 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.1.1 数字基带信号 几种基本的基带信号波形 第6章 数字基带传输系统 单极性波形：该波形的特点是电脉冲之间无间隔，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。 双极性波形：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6章 数字基带传输系统 单极性归零(RZ)波形：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，上面的单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形，其占空比等于100％。 双极性归零波形：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6章 数字基带传输系统 差分波形：用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码 ，图中，以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。它也称相对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。 多电平波形：可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平波形2B1Q。 第6章 数字基带传输系统 不同码型的应用 单极性码含直流分量，不宜在线路上传输，通常只用于设备内部。 双极性码和交替极性码的直流分量基本上为零，较适用于在线路中传输。 多电平信号，由于它的传信率高及抗噪声性能差，较宜用于要求高传信率而信道噪声较小的场合。 第6章 数字基带传输系统 数字基带信号的表示式：表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形的。 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： 式中，an － 第n个码元所对应的电平值 Ts － 码元持续时间 g(t) －某种脉冲波形 一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序列： 式中，sn(t)可以有N种不同的脉冲波形。 第6章 数字基带传输系统 6.1.2 基带信号的频谱特性 本小节讨论的问题 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。 这里将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。 随机脉冲序列的表示式 设一个二进制的随机脉冲序列如下图所示： 第6章 数字基带传输系统 图中 Ts － 码元宽度 g1(t)和g2(t) － 分别表示消息码“0”和“1”，为任意波形。 设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出现的概率分别为P和(1-P)，且认为它们的出现是统计独立的，则该序列可表示为 式中 随机脉冲序列示意波形 第6章 数字基带传输系统 为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简化，我们可以把s(t)分解成稳态波v(t)和交变波u(t) 。所谓稳态波，即随机序列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 由于v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，故v(t)是以Ts为周期的周期信号。 第6章 数字基带传输系统 交变波u(t)是s(t)与v(t)之差，即 于是 式中， 或写成 其中 显然， u(t)是一个随机脉冲序列 。 第6章 数字基带传输系统 v(t)的功率谱密度Pv(f) 由于v(t)是以为Ts周期的周期信号，故 可以展成傅里叶级数 式中 由于在（-Ts/2，Ts/2）范围