数字信号的基带传输.ppt

第四章 教学重点 第四章　数字信号的基带传输 4.1　基带传输系统的组成 　　一、相关概念 　　二、基带传输系统的组成 4.2 数字基带信号 一、数字基带信号传输码型的要求 　二、简单传输码 　三、常用的基带传输码型 4.3 基带传输的基本原理 一、数字信号的波形和频谱 二、信道限带传输对信号波形的影响 三、数字信号传输的基本准则 四、眼图 4.4 再生中继传输 　一、再生中继传输的作用 　二、再生中继系统 　　三、再生中继器 本章小结 　　2．再生中继系统的特点 　　(1)无噪声积累 　　(2)有误码率的积累 　　数字通信中的再生中继系统，由于噪声干扰可以通过对信号的均衡放大、再生判决后去掉，所以理想的再生中继系统是不存在噪声积累的。 中继站越多，误码积累也越多。 　　1．再生中继器的组成框图 再生中继器的组成框图如图4.17(a)所示，它主要由均衡放大器、时钟提取电路和判决再生电路三大部分组成，有关各点的波形如图4.17(b)所示。 图4.17（a） 再生中继器原理框图 一、数字信号的波形和频谱 二、信道限带传输对信号波形的影响 三、数字信号传输的基本准则 四、眼图 任一数字信号，即可用时间域的波形表示，也可以用频率域的频谱来表示，它们是相互对应的。 数字信号直接在信道上进行传输，所要研究的问题主要有三个方面：一是数字信号的频谱特性；二是信道的传输特性；三是经过信道后数字信号的波形。 数字信号的时域波形和频谱可以通过付氏变换和付氏反变换的关系互相进行变换。 图4.7 单元矩形脉冲的波形和所对应的频谱 　　以最基本单个矩形脉冲波形为例，其波形与频谱之间的关系如图4.7所示。 　　图中g(t)为脉冲波形，脉冲宽度为τ，幅度为A。G(w)为对应g(t)波形的频谱。从频谱图可以看到：矩形脉冲信号的频谱分布于各个频率轴，而其主要能量集中在直流和低频段。 　 在理想情况下，?→0就成为单位冲激函数。 ∞，t =０ ０，t≠0 单位冲激函数及其频谱如图4.8所示。 任一信道的频带宽度都是有限的。当无限带宽的信号通过有限带宽的信道时，必然会使信号的频谱受到一定损失，结果使到达接收端的信号波形发生变化。 图4.8 单位冲激函数及其频谱 　　如果将传输信道近似看成是一理想的低通滤波器，其频率特性如图4.9(a)所示，如果一个单位冲激函数脉冲通过这种理想的信道时，其输出响应，也就是冲激响应，图4.9(b)画出了时延td = 0 的输出响应y(t)的波形。 从输出冲激响应波形中可看出两个很重要的特点： 　　(1)当t=0时，输出响应有最大值，但波形出现拖尾，拖尾的幅度随时间而逐渐衰减。 (2)输出响应在时间轴上具有很多幅度为零点，每个零点的间隔均为 （fc为理想低通滤波器的截止频率）。也就是说当冲激函数通过理想低通时，输出响应仅与理想低通通带截止频率有关。 图4.9 (a)理想低通特性图4.9 (b) 理想低通信道的冲激响应 　　设有一输入序列输入图4.9(a)所示的理想低通信道，序列中只有两个脉冲，即a1=1，a2=1，其它都为零时，当 和 时的输出响应如图4.10(a)(b)所示。T为a1、a2的码元间隔时间。 码间干扰是由于传输频带受限而使输出信号产生拖尾所致，信号间干扰将使接收端抽样判决后出现误码，从而影响数字通信系统的通信质量。人们总希望码间干扰越小越好。 　 由图(a)看出a1最大值时，a2的值等于零，a2有最大值时，a1此时的值等于零，即a1、a2信号间没有干扰。而由图(b)看出，a1有最大值时，但a2的值不等于零，而a2有最大值时，但a1也不等于零。即 两个输出脉冲响应总是相互影响的，这一影响叫信号间干扰又叫码间干扰。 图4.10(a) 无符号干扰的脉冲序列 (b) 有符号干扰的脉冲序列 　　奈奎斯特提出了不出现码间干扰的条件： 　　当码元间隔T的数字信号在某一理想低通信道中传输时，若信号的传输速率为Rb=2fc(fc为理想低通截止频率)，各码元的间隔T=1/2fc，则此时在码元响应的最大值处将不产生码间干扰，且信道的频带利用率达到极限为2bit／s·Hz。 1.奈奎斯特第一准则 　　上述条件是传输数字信号的一个重要准则，通常称为奈奎斯特第一准则。 　　即传输数字信号所要求的信道带宽应是该信号传输速率的一半： B = fc =Rb/2 = 1/2T 　　当满足奈奎斯特第一