通信原理數字基帶傳輸系統(tǒng)詳解

通信原理數字基帶傳輸系統(tǒng)詳解演示文稿當前1頁，總共34頁。1優(yōu)選通信原理數字基帶傳輸系統(tǒng)當前2頁，總共34頁。2若想消除碼間串擾，只要第2項為0即可。由于an是隨機的，要想通過各項相互抵消使碼間串擾為0是不行的。

前一碼元影響最大，讓前一碼元的波形在后一碼元抽樣判決時刻為已衰減為0。前一碼元的波形在后一碼元抽樣判決時刻未衰減到0，但可在t0+Ts,t0+2Ts等后面碼元抽樣判決時刻正好為0。6.4.1消除碼間串擾的基本思想當前3頁，總共34頁。3考慮到實際應用時，定時判決時刻不一定非常準確，這樣的尾巴拖得太長，當定時不準時，任一個碼元都要對后面好幾個碼元產生串擾，或者說后面任一個碼元都要受到前面幾個碼元的串擾。因此對系統(tǒng)還要求適當衰減快一些，即尾巴不要拖得太長。當前4頁，總共34頁。4無碼間串擾系統(tǒng)又稱理想基帶系統(tǒng)。為了設計理想基帶系統(tǒng)首先設:即無噪聲。另外，設延時t0=0基帶傳輸特性分析模型H(w)識別電路6.4.2無碼間串擾的條件當前5頁，總共34頁。51、無碼間串擾傳輸的時域條件只要基帶傳輸系統(tǒng)的沖激響應波形h(t)僅在本碼元的抽樣時刻上有最大值，并在其它碼元的抽樣時刻上均為0，則可消除碼間串擾。也就是說，若對h(t)在時刻t=kTs抽樣(設延遲t0=0)，則應有下式成立:當前6頁，總共34頁。6上式稱為無碼間串擾的時域條件。

即：若h(t)的抽樣值除了在t=0時不為零外,在其他所有抽樣點上均為零，就不存在碼間串擾。h(t)尾部衰減要快。

從理論上講，以上兩條可以通過合理地選擇信號的波形和信道的特性達到。下面從研究理想基帶傳輸系統(tǒng)出發(fā)，得出無碼間串擾傳輸的頻域特性H(w)滿足的條件。當前7頁，總共34頁。7根據h(t)和H()之間存在的傅里葉變換關系：在t=kTs時，有把上式的積分區(qū)間用分段積分求和代替，每段長為2/Ts，則上式可寫成2、無碼間干擾的頻域條件—奈奎斯特第一準則尋找滿足

的當前8頁，總共34頁。8將上式作變量代換：令則有d=d，=+2i/Ts。當=(2i1)/Ts時，=/Ts，于是當上式右邊一致收斂時，求和與積分的次序可以互換，于是有當前9頁，總共34頁。9這里，我們已把重新換為。由傅里葉級數可知，若F()是周期為2/Ts的頻率函數，則可用指數型傅里葉級數表示h(-kTs)是的指數型傅里葉級數的系數，即有

當前10頁，總共34頁。10在無碼間串擾時域條件的要求下，我們得到無碼間串擾時的基帶傳輸特性應滿足（6.4-10）或寫成（6.4-11）上條件稱為奈奎斯特(Nyquist)第一準則。基帶系統(tǒng)的總特性H()凡是能符合此要求的，均能消除碼間串擾。當前11頁，總共34頁。11頻域條件的物理意義將H()在軸上以2/Ts為間隔切開，然后分段沿軸平移到(-/Ts,/Ts)區(qū)間內，將它們進行疊加，其結果應當為一常數。當以1/Ts速率傳輸基帶信號時，無碼間串擾。當以高于1/Ts速率傳輸基帶信號時，存在碼間串擾?？梢詺w述為：一個實際的H()特性若能等效成一個理想低通濾波器,則可實現無碼間串擾。當前12頁，總共34頁。12當前13頁，總共34頁。13（一）理想低通傳輸特性

理想基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸特性具有理想低通特性，其傳輸函數為6.4.3無碼間串擾的傳輸特性的設計當前14頁，總共34頁。14輸入數據若以1/Ts波特速率傳送時，理想低通系統(tǒng)的沖激響應在t=0時不為0,在其它抽樣時刻(t=kTs,k≠0)都等于0，這表明采用這種波形作為接收波形時，不存在碼間干擾。當前15頁，總共34頁。15輸入序列若以1/Ts波特的速率進行傳輸時，所需的最小傳輸帶寬為1/(2Ts)Hz。這是在抽樣時刻無碼間串擾條件下，基帶系統(tǒng)所能達到的極限情況。當前16頁，總共34頁。16

頻帶利用率η：單位頻帶內的碼元傳輸速率，單位為Baud/Hz。理想值：基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為η=2波特/赫。通常，我們把1/(2Ts)稱為奈奎斯特帶寬，記為W，則該系統(tǒng)無碼間串擾的最高傳輸速率為2W波特，稱為奈奎斯特速率。當前17頁，總共34頁。17fs>2W（碼元速率大于兩倍系統(tǒng)帶寬值）結論：當碼元速率大于基帶傳輸系統(tǒng)帶寬的兩倍時，無法得到一個無碼間串擾的系統(tǒng)，或者說無法設計一個無碼間串擾的信號波形。當前18頁，總共34頁。18fs=2W（碼元速率等于兩倍系統(tǒng)帶寬值）結論：唯一可能的傳輸函數為?￥-￥=+nsTnfH)(WW-sf2sfLLLLsf-2sf-當前19頁，總共34頁。19fs<2W（碼元速率小于兩倍系統(tǒng)帶寬值）

結論：多個H(f)重疊相加的結果，就有可能使的條件得以滿足。

?￥-￥=+nsTnfH)(WW-sf2sfLLLLsf-2sf-當前20頁，總共34頁。20例：已知理想低通如圖所示，當碼元速率RB=1/Ts

時，判斷是否能實現無碼間干擾傳輸？奈奎斯特速率為多少？解：頻域法0其它∵H(ω

)=1|ω|≤π/TsRB=1/Ts∴生成判斷區(qū)間（-πRB

,πRB)=（-π/Ts

,π/Ts

）又∵要求∴生成、、等當前21頁，總共34頁。21求和：常數頻域圖：∴Heq(ω)=常數，能實現無碼間干擾傳輸頻帶利用率當前22頁，總共34頁。22從時域理解無碼間干擾的定義時域法∵∴h(t)的零點為：又∵無碼間干擾的時域條件：1k=00其它h(kTs)=零點間隔與傳輸速率的倒數相等作圖理解討論RB的變化∴理想低通能實現無碼間干擾傳輸，奈氏速率為：當前23頁，總共34頁。2311011101原生基帶系統(tǒng)沖激響應響應波形判決脈沖再生基帶11011101時域圖：識別點當前24頁，總共34頁。24系統(tǒng)沖激響應有干擾無干擾無干擾有干擾響應波形討論RB的變化當前25頁，總共34頁。25結論：

1）系統(tǒng)能實現無碼間干擾傳輸的必要條件是：1n=00其它整數h(n

)=2）奈奎斯特速率的值是h(n)零點間隔的倒數3）其余能實現無碼間干擾傳輸的速率比奈奎斯特速率慢整數倍。4）頻帶利用率的理論最大值為2

b/sHz。當前26頁，總共34頁。26理想低通傳輸特性的基帶系統(tǒng)有最大的頻帶利用率，該系統(tǒng)在實際應用中存在兩個問題：1、理想矩形特性的物理實現極為困難；2、是理想的沖激響應h(t)的“尾巴”很長，衰減很慢，當定時存在偏差時，可能出現嚴重的碼間串擾。考慮到實際的傳輸系統(tǒng)總是可能存在定時誤差的，一般不采用理想低通系統(tǒng)，而只把這種情況作為理想的“標準”或者作為與別的系統(tǒng)特性進行比較時的基礎。當前27頁，總共34頁。27習題6-13為了傳送碼元速率為1000(Band)的數字基帶信號，試問系統(tǒng)采用題圖中所畫的哪一種傳輸特性比較好？并簡要說明其理由。根據碼間干擾時系統(tǒng)傳輸函數H(ω)應滿足的條件分析，圖中所示的三個傳輸函數(a),(b),(c)都能夠滿足以1000B的碼元速率無碼間干擾傳輸。此時，需要比較a、b、c三個傳輸函數在頻帶利用率，單位沖激響應收斂速度，實現難易程度等方面的特性，從而選擇出最好的一種傳輸函數。當前28頁，總共34頁。28從頻帶利用率性能方面比較可得：應選擇傳輸函數(b)或(c)。當前29頁，總共34頁。29例：設謀基帶傳輸系統(tǒng)具有如圖所示的三角形傳輸函數：（1)求該系統(tǒng)H(ω)表示式；（2)當數字基帶信號的傳碼率RB=ω0/π時，用奈奎斯特準則驗證該系統(tǒng)能否實現無碼間干擾的傳輸？當前30頁，總共34頁。30(2)當數字基帶信號的傳碼率RB=ω0/π時，需要以2πRB為間隔對H(ω)進行分段疊加，分析在區(qū)間(-π/Ts,π/Ts)即[-ω0,

ω0]疊加函數的特性。根據無碼間干擾傳輸條件，該系統(tǒng)不能以RB=ω0/π率實現無碼間干擾傳輸。當前31頁，總共34頁。31（二）余弦滾降特性為了解決理想低通特性存在的問題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這稱為“滾降”。特征：頻帶利用率η<2余弦滾降傳輸特性H(ω)可表示為當前32頁，總共34頁。32奇對