數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸學(xué)習(xí)教案

1、數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)基帶信號(hào)的傳輸基帶信號(hào)的傳輸?shù)谝豁?yè)，共47頁(yè)。數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸-不通過(guò)高頻調(diào)制，直接(zhji)傳送視頻脈沖的傳輸系統(tǒng)（通常由有線傳送）。注：一切數(shù)字通信系統(tǒng)中高頻調(diào)制前的各功能模塊間的信號(hào)傳輸也屬基帶傳輸！第1頁(yè)/共47頁(yè)第二頁(yè)，共47頁(yè)。一、數(shù)字通信系統(tǒng)(xtng)框圖此前為基帶系統(tǒng)注：復(fù)用可能在信源編碼之后注：擴(kuò)頻一般在高頻調(diào)制前第2頁(yè)/共47頁(yè)第三頁(yè)，共47頁(yè)。1）基帶傳輸系統(tǒng)中通常存在隔直流電容或傳輸變壓器，基帶信號(hào)中的直流分量不能通過(guò)隔直流電容和變壓器! 克服措施： 研究基帶碼的碼型，尋求(xnqi)基本無(wú)直流分量的基帶碼。2）碼間串?dāng)_(指前一碼元波形拖尾干擾到

2、了后一碼元）！ 克服措施： a) 尋求(xnqi)合適的碼元波形，使碼間串?dāng)_不會(huì)引起接收判決錯(cuò)誤（注：傳輸通帶有限，輸出的信號(hào)波形延續(xù)時(shí)間必然無(wú)限，因此碼間串?dāng)_在理論上不可避免。）。 b) 采用均衡技術(shù)，改善碼元波形，減小碼間串?dāng)_。上述二問(wèn)題推動(dòng)基帶傳輸理論的發(fā)展，亦是本章討論的核心內(nèi)容！第3頁(yè)/共47頁(yè)第四頁(yè)，共47頁(yè)。三、數(shù)字(shz)基帶傳輸系統(tǒng)框圖第4頁(yè)/共47頁(yè)第五頁(yè)，共47頁(yè)。誤碼增值（擴(kuò)散(kusn)）小譯碼設(shè)備盡量簡(jiǎn)單一、碼型設(shè)計(jì)(shj)原則第5頁(yè)/共47頁(yè)第六頁(yè)，共47頁(yè)。二、常用(chn yn)基帶傳輸碼型第6頁(yè)/共47頁(yè)第七頁(yè)，共47頁(yè)。第7頁(yè)/共47頁(yè)第八頁(yè)，共47頁(yè)

3、。二、常用(chn yn)基帶傳輸碼型第8頁(yè)/共47頁(yè)第九頁(yè)，共47頁(yè)。三、基帶傳輸系統(tǒng)(xtng)的組成0( )()( )()( )kgskkrdskX ta P tkTY tA P ttkTn t第9頁(yè)/共47頁(yè)第十頁(yè)，共47頁(yè)。三、基帶傳輸(chun sh)系統(tǒng)的組成第10頁(yè)/共47頁(yè)第十一頁(yè)，共47頁(yè)。抽樣判決器之間插入均衡濾波抽樣判決器之間插入均衡濾波器，以補(bǔ)償信道參數(shù)的不理想。器，以補(bǔ)償信道參數(shù)的不理想。三、基帶傳輸系統(tǒng)(xtng)的組成第11頁(yè)/共47頁(yè)第十二頁(yè)，共47頁(yè)。四、基帶碼的功率(gngl)譜分析第12頁(yè)/共47頁(yè)第十三頁(yè)，共47頁(yè)。6.2 數(shù)字基帶傳輸(chun sh

4、)的常用碼型n二進(jìn)制基帶碼nS(t)的功率譜密度(推導(dǎo)參見(jiàn)(cnjin)附錄B)1）無(wú)記憶基帶碼的功率譜密度函數(shù) -前后兩相鄰碼元之間獨(dú)立第13頁(yè)/共47頁(yè)第十四頁(yè)，共47頁(yè)。四、基帶碼的功率(gngl)譜分析（續(xù)）n若S(t)為獨(dú)立(dl)等概的雙極性二進(jìn)制脈沖序列，且基帶波形g(t)為方波，則1）無(wú)記憶基帶碼的功率譜密度函數(shù) -前后兩相鄰(xin ln)碼元之間獨(dú)立第14頁(yè)/共47頁(yè)第十五頁(yè)，共47頁(yè)。2) 有記憶二元碼的功率譜密度(md)函數(shù) -前后碼元之間取值相互依賴（需通過(guò)相關(guān)函數(shù)才能求得功率譜）假設(shè)(jish)信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：，如 可取M個(gè)值，則s(t) 表示M進(jìn)制基帶碼。g(

5、t) 表示碼元波形函數(shù)，如其頻譜函數(shù)為G(f), ,并己知：由附錄B（2）可求得：該式適用于一切基帶信號(hào)：有記憶和無(wú)記憶。第15頁(yè)/共47頁(yè)第十六頁(yè)，共47頁(yè)。3) 基帶碼功率(gngl)譜密度分析小結(jié)2221( )()ssssmWfm fG mffmf22111( ) (0)2( )cos2sskf G fRmR kmkfTa)如均值 則基帶信號(hào)中有離散譜（即正弦波分量)，如均值為0，則無(wú)離散譜；b)式中第二項(xiàng)為連續(xù)譜（即非周期分量）；c)對(duì)于無(wú)記憶等概二電平碼（+1、-1 的概率均等于1/2），有：d)上式適用于一切基帶碼元，包括有記憶、無(wú)記憶和多電平。10kE am1kE am( )0,

6、0R kk(0)1R將上述參數(shù)代入上式得： -這即為前面求得的獨(dú)立基帶碼的功率譜2( )( )ssWff G f例 6.2.1 雙極碼是一種有記憶碼，因?yàn)?的取值前后(qinhu)相關(guān)。詳見(jiàn)書。第16頁(yè)/共47頁(yè)第十七頁(yè)，共47頁(yè)。6.2 數(shù)字基帶傳輸(chun sh)的常用碼型四、基帶碼的功率(gngl)譜分析（續(xù)） n幾種常見(jiàn)碼型的基帶信號(hào)(xnho)功率譜第17頁(yè)/共47頁(yè)第十八頁(yè)，共47頁(yè)。第18頁(yè)/共47頁(yè)第十九頁(yè)，共47頁(yè)。0()()()mmkrsmk mY tAA Pmk Tn t第19頁(yè)/共47頁(yè)第二十頁(yè)，共47頁(yè)。一、奈奎斯特準(zhǔn)則(zhnz)：抽樣值無(wú)失真第20頁(yè)/共47頁(yè)第

7、二十一頁(yè)，共47頁(yè)。一、奈奎斯特準(zhǔn)則(zhnz)：抽樣值無(wú)失真第21頁(yè)/共47頁(yè)第二十二頁(yè)，共47頁(yè)。滿足抽樣(chu yn)值不失真條件的傳遞函數(shù)： 第22頁(yè)/共47頁(yè)第二十三頁(yè)，共47頁(yè)。一、奈奎斯特準(zhǔn)則(zhnz)：抽樣值無(wú)失真第23頁(yè)/共47頁(yè)第二十四頁(yè)，共47頁(yè)。一、奈奎斯特準(zhǔn)則：抽樣(chu yn)值無(wú)失真第24頁(yè)/共47頁(yè)第二十五頁(yè)，共47頁(yè)。二、升余弦(yxin)滾降信號(hào)第25頁(yè)/共47頁(yè)第二十六頁(yè)，共47頁(yè)。 系統(tǒng)(xtng)頻帶利用率：頻譜表達(dá)式：)Y f（01111sin(),2222S TTffTTT0S T01,02fT1,2fT波形(b xn)表達(dá)式：第26頁(yè)/共4

8、7頁(yè)第二十七頁(yè)，共47頁(yè)。一、部分響應(yīng)系統(tǒng)(xtng)的產(chǎn)生原因升余弦信號(hào)得到廣泛應(yīng)用第27頁(yè)/共47頁(yè)第二十八頁(yè)，共47頁(yè)。二、部分(b fen)響應(yīng)系統(tǒng)的基本原理高于奈氐速率傳輸，必定會(huì)有碼間串?dāng)_；在前一碼元正確接收條件(tiojin)下，對(duì)下一碼元的串?dāng)_是己知的（如1為正，0為負(fù)）；既己知就可在判決時(shí)去除。原理：優(yōu)點(diǎn)： 傳輸速率高（可高于奈奎斯特極限）。缺點(diǎn)： 設(shè)備較復(fù)雜；在相同SNR條件下誤碼率較高（引入了判決損失）。第28頁(yè)/共47頁(yè)第二十九頁(yè)，共47頁(yè)。三、第I類部分(b fen)響應(yīng)系統(tǒng)第29頁(yè)/共47頁(yè)第三十頁(yè)，共47頁(yè)。三、第I類部分(b fen)響應(yīng)系統(tǒng)第30頁(yè)/共47頁(yè)第

9、三十一頁(yè)，共47頁(yè)。四、部分響應(yīng)(xingyng)系統(tǒng)的一般形式第31頁(yè)/共47頁(yè)第三十二頁(yè)，共47頁(yè)。第32頁(yè)/共47頁(yè)第三十三頁(yè)，共47頁(yè)。一、均衡(jnhng)概述第33頁(yè)/共47頁(yè)第三十四頁(yè)，共47頁(yè)。二、時(shí)域均衡(jnhng)(又稱信道均衡(jnhng)）產(chǎn)生原因：多徑延時(shí)、多普勒頻移和信道群延時(shí)失真等。 t=T時(shí)刻的采樣值干擾相鄰碼元?？朔椒ǎ翰捎眯诺谰馄鳌８蓴_相鄰碼元圖 6.6.7第34頁(yè)/共47頁(yè)第三十五頁(yè)，共47頁(yè)。二、時(shí)域均衡(jnhng)傳輸函數(shù)：輸出波形：第35頁(yè)/共47頁(yè)第三十六頁(yè)，共47頁(yè)。n 橫向?yàn)V波(lb)均衡器的設(shè)計(jì)算法（拍零法）二、時(shí)域均衡(jnhng)

10、（續(xù)）令t=mT，m=0,1,2,3,對(duì)y(t)進(jìn)行采樣，如不計(jì)噪聲(zoshng)，并假設(shè)只有N個(gè)相鄰碼元會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_（通常取N=1或2，即取橫向?yàn)V波器為3節(jié)或5節(jié)），可得：表示為矩陣形式有：給定Y，己知X求C，有多種算法，上述算式稱之為拍零法。第36頁(yè)/共47頁(yè)第三十七頁(yè)，共47頁(yè)。二、時(shí)域均衡(jnhng)（續(xù)）n橫向(hn xin)濾波均衡器的設(shè)計(jì)算法（拍零法）例 6.6.1 針對(duì)圖6.6.7的波形(b xn)失真，采用3節(jié)橫向?yàn)V波器，試用拍零法求橫向?yàn)V波器系數(shù)。解：3節(jié)，對(duì)應(yīng)N=1. 將數(shù)據(jù)代入方程，有：解方程（可將矩陣化為聯(lián)立方程組）得：，均衡后的輸出是：注：系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用是在碼流中

11、相距一段時(shí)間便插入測(cè)試序列，確定系數(shù)C，認(rèn)為在信道相關(guān)時(shí)間內(nèi)參數(shù)不變，均衡有效。測(cè)試序列占用了信道資源。不插入測(cè)試序列的均衡算法稱之為盲均衡。第37頁(yè)/共47頁(yè)第三十八頁(yè)，共47頁(yè)。一、二元碼的誤比特率第38頁(yè)/共47頁(yè)第三十九頁(yè)，共47頁(yè)。一、二元碼的誤比特率第39頁(yè)/共47頁(yè)第四十頁(yè)，共47頁(yè)。一、二元碼的誤比特率第40頁(yè)/共47頁(yè)第四十一頁(yè)，共47頁(yè)。一、二元碼的誤比特率式中 ，S是信號(hào)功率，N是噪聲功率， 是比特(b t)能量SNR， 是噪聲功率譜密度。第41頁(yè)/共47頁(yè)第四十二頁(yè)，共47頁(yè)。一、二元碼的誤比特率第42頁(yè)/共47頁(yè)第四十三頁(yè)，共47頁(yè)。二、M元碼的錯(cuò)誤(cuw)概率-由

12、二元碼推廣而來(lái)，式中A仍表示兩碼元之間的電平差值。表示成SNR形式：自然二進(jìn)碼：格雷碼：-這即是信道編碼理論中增加碼組長(zhǎng)度可獲益的原理！第43頁(yè)/共47頁(yè)第四十四頁(yè)，共47頁(yè)。第44頁(yè)/共47頁(yè)第四十五頁(yè)，共47頁(yè)。習(xí)題(xt)：6.1，6.2，6.3，6.5，6.6，6.10，6.17，6.21，6.25第45頁(yè)/共47頁(yè)第四十六頁(yè)，共47頁(yè)。ThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK

13、8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVj

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20、C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQ

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