現(xiàn)代通信原理第七章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

第7章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)7.1數(shù)字基帶信號的編碼

7.2數(shù)字基帶信號的頻譜分析7.3數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

7.4無碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng)7.5基帶傳輸系統(tǒng)的性能改進(jìn)技術(shù)

7.6眼圖7.1數(shù)字基帶信號的編碼7.1.1數(shù)字基帶信號的編碼原則7.1.2二元碼7.1.3三元碼7.1.4多元碼7.1.1數(shù)字基帶信號的編碼原則(1) 碼型中低頻、高頻分量盡量少。(2) 碼型中應(yīng)包含定時信息，以便定時提取。(3) 碼型變換(編譯碼)設(shè)備要簡單可靠。(4) 碼型具有一定檢錯能力，若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，則就可根據(jù)這一規(guī)律性來檢測傳輸質(zhì)量，以便做到自動監(jiān)測。(5) 編碼方案對發(fā)送消息類型不應(yīng)有任何限制，適合于所有的二進(jìn)制信號。(6) 低誤碼增值。(7) 高的編碼效率。7.1.2二元碼圖7.1幾種常用的二元碼波形1.單極性非歸零碼2.雙極性非歸零碼3.單極性歸零碼4.差分碼5.數(shù)字雙相碼6.傳號反轉(zhuǎn)碼7.密勒碼圖7.1幾種常用的二元碼波形7.1.3三元碼1.傳號交替反轉(zhuǎn)碼

AMI碼的功率譜如圖7.5所示，圖上還畫出二元雙極性非歸零碼的功率譜，以資比較。AMI碼的功率譜中無直流分量，低頻分量較小，能量集中在頻率為1/2碼速之處。位定時頻率(即碼速頻率)分量雖然為0，但只要將基帶信號經(jīng)全波整流變?yōu)槎獨(dú)w零碼，即可得到定時信號。2.HDBn碼圖7.5AMI和HDB3碼的功率譜7.1.4多元碼為了進(jìn)一步提高頻帶利用率，可以采用信號幅度具有更多取值的數(shù)字基帶信號，即多元碼。在多元碼中，每個符號可以用來表示一個二進(jìn)制碼組，因而成倍地提高了頻帶利用率。對于n位二進(jìn)制碼組來說，可以用M=2n元碼來傳輸。與二元碼傳輸相比，M元碼傳輸時所需要的信道頻帶可降為1/n，即頻帶利用率提高為n倍。

圖7.62B1Q基帶信號圖7.62B1Q基帶信號7.2數(shù)字基帶信號的頻譜分析分析隨機(jī)脈沖序列的功率譜之后，就可知道信號功率的分布，根據(jù)主要功率集中在哪個頻段，便可確定信號帶寬。從而可以考慮信道帶寬和傳輸網(wǎng)絡(luò)(濾波器、均衡器等)的傳輸函數(shù)等等。同時利用它的離散譜是否存在這一特點(diǎn)，可以明確能否從脈沖序列中直接提取所需的離散分量和采取怎樣的方法可以從序列中獲得所需的離散分量，以便在接收端用這些成分作為同步定時。7.3數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)7.3.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成7.3.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析7.3.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成基帶信號傳輸系統(tǒng)的典型模型如圖7.7所示，為了便于分析，把數(shù)字基帶信號的產(chǎn)生過程分成碼型編碼和波形形成兩步，碼型編碼的作用是將數(shù)字信號編成合適的代碼，其輸出信號為脈沖序列，波形形成網(wǎng)絡(luò)的作用則是將每個脈沖轉(zhuǎn)換為一個更適合信道傳輸?shù)牟ㄐ?。圖7.7數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)組成圖基帶碼型編碼波形形成發(fā)送信道接收濾波器再生抽樣判決碼形譯碼C(ω)同步提取電路噪生n(t)輸入abcdCT(ω)CR(ω)y(t)ef輸出gT(t)d(t)7.3.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析第一項(xiàng)aKh(t0)是第k個碼元本身產(chǎn)生的需要的抽樣值，它是判斷aK的依據(jù)。第二項(xiàng)是由無窮多項(xiàng)組成，它代表除第k個碼元以外的其他碼元產(chǎn)生的不需要的串?dāng)_值，稱為碼間串?dāng)_。通常與第k個碼元越近的碼元產(chǎn)生的串?dāng)_越大，反之串?dāng)_越小。在正常通信時我們總是希望這一項(xiàng)為零，但要消除碼間串?dāng)_，使an始終恒等于零不可能，因?yàn)閍n是隨機(jī)的信號，所以只有讓，也就是選擇一個合適的傳輸特性H(ω)即可。第三項(xiàng)nR(kTb+t0)是第k個碼元抽樣判決時刻噪聲的瞬時值，它由信道噪聲引起，是一個隨機(jī)變量，也要影響第k個碼元的正確判決。我們同樣希望它為零，或者越小越好。7.4無碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng)7.4.1無碼間串?dāng)_的系統(tǒng)等效特性7.4.2幾種常用的無碼間串?dāng)_的傳輸特性7.4.3無碼間串?dāng)_條件下噪聲對系統(tǒng)傳輸特性的影響7.4.1無碼間串?dāng)_的系統(tǒng)等效特性1.無碼間串?dāng)_系統(tǒng)傳輸特性的數(shù)學(xué)分析2.的物理意義3.碼元速率fb、帶寬B和頻帶利用率及奈奎斯特定理4.關(guān)于數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的信道帶寬的設(shè)計(jì)問題

7.4.2幾種常用的無碼間串?dāng)_的傳輸特性

表7.1是幾種常用到的能滿足無碼間串?dāng)_傳輸特性，為了使用方便起見，一律用頻率坐標(biāo)代替角頻率坐標(biāo)，其123中W1=1/(2Tb)=fb/2，相當(dāng)于角頻率為π/Tb時的頻率。表7.1幾種常用的無碼間串?dāng)_傳輸特性7.4.3無碼間串?dāng)_條件下噪聲對系統(tǒng)傳輸特性的影響1.誤碼率Pe的兩種表示方式2.誤碼率Pe與信噪功率比ρ的關(guān)系曲線(1) 在信噪功率比ρ相同條件下，雙極性信號的誤碼率比單極性的低，抗干擾性能好。(2) 在誤碼率相同條件下，單極性信號需要的信噪功率比要比雙極性的高3dB。(3) Pe～ρ曲線總的趨勢是ρ↑，Pe↓；但當(dāng)ρ達(dá)到一定值以后，ρ↑，Pe↓。圖7.13Pe~P的曲線圖7.13Pe~P的曲線7.5基帶傳輸系統(tǒng)的性能改進(jìn)技術(shù)7.5.1部分響應(yīng)技術(shù)7.5.2均衡技術(shù)7.5.1部分響應(yīng)技術(shù)部分響應(yīng)系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)是在碼元速率等于2W波特條件下(即頻帶利用率為2B/Hz)，去掉在各取樣瞬間無碼間串?dāng)_的限制，以求得比較容易實(shí)現(xiàn)的波形。7.5.2均衡技術(shù)均衡是指對傳輸系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性進(jìn)行的校正。各種傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?，一般由一些不同頻率的分量組成。若不同頻率分量經(jīng)傳輸后有相同的輸入輸出幅度比和相同的時延(各分量間的相位仍保持原有的關(guān)系)，則信號波形經(jīng)傳輸后不產(chǎn)生畸變。但實(shí)際信道的衰耗隨頻率的變化而變化，因而信號產(chǎn)生畸變。采用均衡技術(shù)調(diào)整接收信號各頻率成分的幅度和相位(調(diào)整相位相當(dāng)于調(diào)整時延)，就能使信道具有良好的傳輸特性，具體措施是在設(shè)備中加均衡器。

圖7.16時域均衡的基本波形圖7.16時域均衡的基本波形