通信原理——数字基带传输系统3.ppt

数字基带信号传输与码间串扰 数字基带信号在传输的过程中，由于两方面的因素会造成误码：加性噪声的存在；信道传输特性不理想。前者的影响称为随机干扰，后者的影响称为码间干扰。 码间串扰 由于数字基带传输系统传输特性不理想，使得数字基带信号到达接收端，前一个或几个码元的波形串到后一个码元抽样判决时刻，影响后一码元的抽样判决。这种影响就叫码间干/串扰。 码间串扰示意图见下页： (假设信道中无噪声) 数字基带信号传输与码间串扰 数字基带信号传输与码间串扰 具体讨论码间串扰对抽样值的影响： 数字基带传输系统模型 GT(ω)，C(ω)，GR(ω)：分别为发送滤波器、信道、接收滤波器的传输函数； d(t)：数字基带信号；n(t)：高斯白噪声。 数字基带信号传输与码间串扰 为了便于分析，数字基带信号d(t)可以表示为： an：脉冲的极性，an为0、1或-1、+1； 发送滤波器的输出信号为： GT(ω)←→gT(t)，gT(t)是发送滤波器的冲激响应。 数字基带信号传输与码间串扰 接收滤波器输出信号r(t)可表示为： 其中， C(ω)←→c(t)； GR(ω)←→gR(t)，nR(t)是加性噪声n(t)通过接收滤波器后输出的噪声。 将发送滤波器、信道和接收滤波器看作一个系统： 则： 这里h(t)称作数字基带传输系统的冲激响应。 数字基带信号传输与码间串扰 接收滤波器输出信号r(t) 为： 为了恢复第k个码元，对r(t)进行抽样，抽样时刻为： t=kTs+t0 数字基带信号传输与码间串扰 各项含义： 第一项akh(t0)：第k个码元脉冲波形的抽样值，它是确定第k个码元的依据。 第二项 是码间干扰值，它是除第k个码元以外的其他码元脉冲波形抽样值的总和，它会干扰当前码元的判决。 第三项nR(kTs+t0)：噪声的抽样值，它是一种随机干扰，也会影响第k个码元的正确判决。 数字基带信号传输与码间串扰 经分析，可知： 抽样值会受到码间干扰和随机噪声的影响，严重时会使得判决结果发生错误，进而引起误码。为了尽可能的减小误码率，提高通信质量，就要最大限度的减小码间干扰和随机噪声的影响。 无码间串扰的基带传输特性 想消除码间干扰，则要使得： 无码间串扰的基带传输特性 经分析，可知： 若h(t)满足下式，则可消除码间干扰： 为使得上式更加简洁： 假设t0=0，设m=k-n，将m换成k： 无码间串扰的基带传输特性 那么，无码间干扰的基带传输系统的传输函数H(ω)应该满足什么条件？ 经过分析可得： 这一结论称为奈奎斯特第一准则。它为我们检验一个给定的基带传输系统的特性H(ω)是否会产生码间干扰提供了一种方法。 无码间串扰的基带传输特性 的含义：将H(ω)在ω轴上移位2πi/Ts(i=0, ±1, ±2, …)，然后进行叠加。 若考察是否存在码间干扰，则观察|ω|≤π/Ts频率范围内，叠加结果是否为常数。 含义如下图： 无码间串扰的基带传输特性 无码间串扰的基带传输特性 显然，满足无码间干扰条件的传输函数有很多，下面介绍几种常见的传输函数特性。 (1)理想低通特性 传输特性： 冲激响应： 系统带宽： 无码间串扰的基带传输特性 无码间串扰的基带传输特性 因而，通过分析，可以得到以下结论： (1)对于理想低通系统，若Tb=mTs，m∈N，则可实现无码间干扰传输，则传码率RB=1/Tb=1/(mTs) ； (2)理想低通系统最大频带利用率为： (3)对于理想低通系统，设带宽为W(Hz)，则该系统无码间干扰时最高传码率为2W(Bd)，这个传输速率称为奈奎斯特速率。 无码间串扰的基带传输特性 (4)对于理想低通系统，若传码率为2W(Bd)，则无码间干扰传输时，系统最小带宽为W(Hz)，这个带宽称为奈奎斯特带宽。 显然，数字基带传输系统能否实现无码间干扰，由两个因素决定： 无码间串扰的基带传输特性 然而，理想低通系统在物理上是很难实现的；并且，冲激响应h(t)的“尾巴”很长，衰减很慢，当同步脉冲存在偏差时，可能会出现严重的码间干扰。 考虑到实际的传输系统总是可能存在一定的定时误差的，因而，一般不采用理想低通特性。 (2)滚降特性 定义滚降系数为： 其中：w1是无滚降部分的带宽，w