数字信号基带传输
合集下载
通信原理 第6章_数字信号的基带传输
功率谱密度为：
T P(f) S
Sa2
fT
(S
)
S
4
2
0．6 0．4 0．25 0．2
0
2．0
单极性不归零
1．5
P= 0．5
1．0
0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0
双极性不归零 P= 0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0．12
0．08 0．0625
0．04
单极性归零 0．0507 半占空P= 0．5
1
Sa2 (m
)
(
f
16
2
16 m
2
mfs )
TS Sa2 (fTS ) 1 ( f ) 1 Sa2 (m ) ( f
16
2 16
16 m奇数
2
mfs )
4、双极性归零码
∵ g1(t)= Gτ(t)， g2(t)= － Gτ(t)，τ=TS /2，
∴
，G2(f)=－ G1(f)
且当信源等概 p=1/2时，单双极性归零码的
差分码或相对码（Differential encoding）： 差分码又称为相对码，特征是：不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码 1 1 0 1 0 0 1
传号差分码
“1变0不变”，
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
多电平波形
0 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 11
Ts Ts
习题6-1
设二进制符号序列为110010001110，试以 矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性波 形，双极性波形，单极性归零波形，双极 性归零波形，二进制差分波形及八电平波 形。
数字信号的基带传输
H(ω) A 0 B ω A 0
B 2
H(ω)
0 -
ω0
0
B 2
ω
（a）低通滤波器
（b）带通滤波器
A H ( ) 0
0 B other
A H ( ) 0
B B 0 0 2 2 other
15
无失真系统是否为线性系统？
（1）是否具有齐次性？
幅度。
(4) 时隙（Slot）：一个时隙一个数据位逐个进行。 码元
5
基本概念
二、基带传输与频带传输
数字基带信号：未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零
频或很低频率开始的。
基带传输：将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移，直接传送。
同轴电缆，双绞线 频带信号：数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输：将数字带通信号通过带通信道传输
振幅失真：
是信号各个频率分量的振幅值随频率发生了不同变化。
由传输设备和线路引起的衰损造成的
延迟失真：
是信号各频率分量的传播速度不一致所造成的失真。
12
基本概念
三、信号通过系统 3、无失真系统
如果信号通过系统后各个频率分量的振幅和延迟改变 都是相同的，则称信号不失真。能够使信号不失真的系 统称为不失真系统。
假定通过系统前的信号为X(t)，通过系统后的信号为Y(t)，
不失真系统只能导致信号如下改变：
Y (t ) kX (t t 0 )
13
系统对信号的作用如下：
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出：
X(t )
h(t )
B 2
H(ω)
0 -
ω0
0
B 2
ω
（a）低通滤波器
（b）带通滤波器
A H ( ) 0
0 B other
A H ( ) 0
B B 0 0 2 2 other
15
无失真系统是否为线性系统？
（1）是否具有齐次性？
幅度。
(4) 时隙（Slot）：一个时隙一个数据位逐个进行。 码元
5
基本概念
二、基带传输与频带传输
数字基带信号：未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零
频或很低频率开始的。
基带传输：将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移，直接传送。
同轴电缆，双绞线 频带信号：数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输：将数字带通信号通过带通信道传输
振幅失真：
是信号各个频率分量的振幅值随频率发生了不同变化。
由传输设备和线路引起的衰损造成的
延迟失真：
是信号各频率分量的传播速度不一致所造成的失真。
12
基本概念
三、信号通过系统 3、无失真系统
如果信号通过系统后各个频率分量的振幅和延迟改变 都是相同的，则称信号不失真。能够使信号不失真的系 统称为不失真系统。
假定通过系统前的信号为X(t)，通过系统后的信号为Y(t)，
不失真系统只能导致信号如下改变：
Y (t ) kX (t t 0 )
13
系统对信号的作用如下：
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出：
X(t )
h(t )
6-数字信号的基带传输-3
x(t)
y(t)
信道
C( ω)
n(t)
接收滤波器
+
成型网络
R( ω)
判决 {an}
S(t)
基带传输模型
数字基带传输模型
z {an}为发送滤波器的输入符号序列，二进制时符号an的取 值为0、+1、-1，此序列对应的基带信号x(t)：
∞
∑ x(t) = anδ (t − nTs ) n=−∞
z 此信号激励发送滤波器产生信号y(t)：
(3)传输二进制码元时，求信息频带利用率ηb。
解 (1)将该系统的传递函数H(f)以2f0为间隔切割，然后分段 沿f轴平移到[-f0，f0]区间内进行叠加，如图6-19(b)所示。 叠加后的传输特性为
H
(
f
)
=
⎪⎧1， f ≤ ⎪⎩⎨0 ，其它
f
0
由于叠加后的传输特性符合等效理想低通特性，所以该系
统能够实现无码间串扰的传输。
z 则接收滤波器的输出信号S(t)：
∞
∑ S(t) = ans(t − nT ) + nR (t) n=−∞
式中，s(t)与S(ω)互为傅里叶变换对；
∫ s(t) = 1 ∞ S(ω)e jωtdω
2π −∞
nR(t)为n(t)通过接收滤波器后的波形 S(t)送入抽样判决电路，进行抽样判决。
数字基带传输模型
z 抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 z 同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲
基带系统各点波形：
(a)
(b) (c)
(d )
(e) (f)
(g)
输入信号 t 码型变换后
第五章数字信号的基带传输
第五章 数字信号的基带传输基带传输系统频带传输系统（调制传输系统）数字基带信号：没有经过调制的原始数字信号。
（如各种二进制码PCM 码，M ∆码等）数字调制信号：数字基带信号对载波进行调制形成的带通信号。
5.1、基带信号的码型一、数字基带信号的码型设计原则：1． 对传输频带低端受限的信道，线路传输的码型的频谱中应该不含有直流分量；2．信号的抗噪声能力强；3．便于从信号中提取位定时信息；4．尽量减少基带信号频谱中的高频分量，节省传输频带、减小串扰； 5．编译码设备应尽量简单。
二、数字基带信号的常用码型。
1、单极性不归零码NRZ （Non Return Zero ）脉冲宽度τ等于码元宽度T特点：（1）有直流，零频附近的低频分量一般信道难传输。
（2）收端判决门限与信号功率有关，不方便。
（3）要求传输线一端接地。
（4）不能用滤波法直接提取位定时信号。
2、双极性非归零码（BNRZ ）T =τ，有正负电平特点：不能用滤波直接提取位定时信号。
⎩⎨⎧数字通信系统3、单极性归零码（RZ）τ<T特点：（1）可用滤波法提取位同步信号（2）NRZ的缺点都存在4、双极性归零码（BRZ）特点：（1）整流后可用滤波提取位同步信号（2）NRZ的缺点都不存在5、差分码电平跳变表1，电平不变表0 称传号差分码电平跳变表0，电平不变表1 称空号差分码特点：反映相邻代码的码元变化。
6、传号交替反转码（AMI）τ）归零码表0用零电平表示，1交替地用+1和-1半占空（T5.0=示。
优点：（1）“0”、“1”不等概时也无直流（2）零频附近低频分量小（3）整流后即为RZ码。
缺点：连0码多时，AMI整流后的RZ码连零也多，不利于提取高质量的位同步信号（位同频道抖动大）应用：μ律一、二、三次群接口码型：AMI加随机化。
7、三阶高密度双极性码()3HDBHDB3码编码步骤如下。
①取代变换：将信码中4个连0码用取代节000V或B00V代替，当两个相邻的V码中间有奇数个1码时用000V代替4个连0码，有偶数个1码时用B00V代替4个连0码。
第5章 数字信号的基带传输系统
双极性RZ码的优点：发送端不必按固定频率发送信号，而接 收端也不必提取同步信息。因为双极性RZ码在传输线上分别用正 脉冲和负脉冲表示，且相邻脉冲间必有零电平区域存在，因此， 在接收端根据接收波形归于零电平便可知道1比特信息已接收完毕， 从而为下一比特信息的接收做了准备，所以在发送端不必按固定 频率发送信号。相当于正负脉冲前沿起启动信号的作用，后沿起 终止信号的作用，故能够经常保持正确的比特同步，
HDB3码： －1000 －V ＋1000 ＋V －1 ＋1 －B00 －V ＋1 —1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码比较简单。从上述 原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非“0”符号同极性（包括
B符号在内），故从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，
从而断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号，然后恢复4个
一、单极性不归0二进制脉冲序列的功率谱密度数字 基带信号单个波形的频谱：
（设“1”、“0”码等概率出现，码元宽度）。
19
天津电子信息职业技术学院
20
天津电子信息职业技术学院
二、单极性归零二进制码序列的功率谱密度：
g1(t)
g2 (t )
A
Ts 2 Ts
2Ts 3Ts t
(a) 单极性归0二进制序列
6
天津电子信息职业技术学院
占空比指的是脉冲宽度τ与码元宽度Tb之比τ/Tb。单极性RZ码 的占空比为50％。
4．双极性归零（RZ）码 双极性归零码的构成原理与单极性归零码相同，如图5-1d）。 每一个码元被分成两个相等的间隔，“1”码是在前一个间隔为正 电平而后一个间隔回到零电平，而“0”码则是在前一个间隔内为 负电平而后一个间隔回到零电平。
1
1…
AMI码： ＋100 —1 ＋1000 －1 ＋1 －1 …
HDB3码： －1000 －V ＋1000 ＋V －1 ＋1 －B00 －V ＋1 —1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码比较简单。从上述 原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非“0”符号同极性（包括
B符号在内），故从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，
从而断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号，然后恢复4个
一、单极性不归0二进制脉冲序列的功率谱密度数字 基带信号单个波形的频谱：
（设“1”、“0”码等概率出现，码元宽度）。
19
天津电子信息职业技术学院
20
天津电子信息职业技术学院
二、单极性归零二进制码序列的功率谱密度：
g1(t)
g2 (t )
A
Ts 2 Ts
2Ts 3Ts t
(a) 单极性归0二进制序列
6
天津电子信息职业技术学院
占空比指的是脉冲宽度τ与码元宽度Tb之比τ/Tb。单极性RZ码 的占空比为50％。
4．双极性归零（RZ）码 双极性归零码的构成原理与单极性归零码相同，如图5-1d）。 每一个码元被分成两个相等的间隔，“1”码是在前一个间隔为正 电平而后一个间隔回到零电平，而“0”码则是在前一个间隔内为 负电平而后一个间隔回到零电平。
1
1…
AMI码： ＋100 —1 ＋1000 －1 ＋1 －1 …
第5章数字信号的基带传输
(5.2 - 23)
Pu
(
f
)
lim
N
(2N
1)P(1 P) G1( f (2N 1)Ts
)
G2
(
f
)
2
fs P(1 P) G1( f ) G2 ( f ) 2
(5.2 - 24)
交变波的的功率谱Pu(f)是连续谱，它与g1(t)和g2(t)的 频谱以及出现概率P有关。根据连续谱可以确定随机
抽样判决器
在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻 （由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形 进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来 抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信 号中提取，位定时的准确与否将直接影响判决效 果。
(a)基带信号； (b)码型变换后； (c) 对 (a) 进 行 了 码 型 及波形的变换，适合 在信道中传输的波形；
m
fs )
(5.2 - 28)
(1) g(t)为单极性不归零矩形脉冲
g
(t)
1,
0,
t Ts 2
其它
G(
f
)
Ts
s
in
f
f Ts Ts
Ts Sa(
f
Ts )
m 有直流分量
m 0 : G(m fs ) TsSa(m ) 0 离散谱均为零，因而无定时信号。
g2(t＋ 4Ts) g1(t＋ 3Ts) g1(t＋ 2Ts) g2(t＋Ts)
g (t) g1 (t)
g2(t－ 2Ts)
g2(t－Ts)
(a)
－Ts O Ts
t
2
2
v(t)
(b)
－Ts －Ts O Ts Ts
数字信号的基带传输
，图
5 - 4（c）画出了
ut ut
下面我们根据式(5.2 - 5)和式(5.2 - 8)， 分别求出稳
态波 V t 和交变波 ut 的功率谱，然后根据式(5.2 -
6)的关系，将两者的功率谱合并起来就可得到随机基
带脉冲序列 S t 的频谱特性。
1. V的功t 率谱密度
Pv f
由于 是以 为周期的周期信号，
另一种比较简单的方法是以随机过程功率谱的原始定义为出发点，求出数字随机序列的 功率谱公式。
设二进制的随机脉冲序列如图 5 - 4（a）所示，其中，假设
表示“0”码， 表示“1”码。 和 在实际中可以是任意的脉冲，但为了便于在
图上g1区分t ，这里我们把
g画2成宽t 度为Ts的方波，把 g1 画t 成宽度g为2 Tst的三角波。
g
t
A t
2
0 t 其它值
T 22
T
22
其频谱为：G
A
Sa
2
4 2
2 4
此双极性信号的功率谱密度为：
PS
1 TS
G 2
1 TS
A2
2
Sa2
2
A2TS 4
Sa2
TS
4
近似带宽可视为：
BS
4
TS
2 2 1 TS
TS 2
8 4
TS
TS
4 8
TS
TS
(2) 若 g t 为单极性信号，则：
数字基带信号是随机的脉冲序列，没有确定的频谱函数， 所以只能用功率谱来描述它 的频谱特性。方法有二：
1：由随机过程的相关函数去求随机 过程的功率(或能量)谱密度就是一种典型 的分析广义平稳随机过程的方法。但这 种计算方法比较复杂。
数字信号的基带传输
(c) 当 AMI 中出现长连“ 0”时， AMI码中长时间无电平 跳变，致使定时信号难以提取。 为了克服这个缺点，提出了HDB3码。
2.三阶高密度双极性码（HDB3码） HDB3码是一种AMI码的改进型，又称四连“0”取代码， 在 AMI 码中，如果连续较长的一段序列为“ 0” 码，则在接 收端会因为长时间无变化波形的控制而丢失同步信号。 为了克服传输波形中出现长连“ 0” 的情况，而设计了 AMI码的改进码型 HDB3码。HDB3码就是码型中最长连“0” 数不超过3个的高密度双极性码。 (1) 构成规则 在消息的二进制代码序列中， ①当连“0”码个数不大于 3时，HDB3编码规律与AMI码相 同，即“1”码变为“+1”、“－1”交替脉冲；
(2) 特点 (a)不存在直流分量。 (b)具有频繁出现的电平跳变，有利于接收端提取位定时 信号。 (c) 具有内检错能力 ，这是因为“ 1” 码相当于“ 00” 或 “11”两位码组，而“0”码相当于“01”码组，在正常情况下， 序列中无“10”码组出现，且无“00”或“11”码组连续出现， 这种相关性可用来检测因干扰而产生的部分错码。 三种常见传输码型的应用场合是：对于程控数字交换系 统中数字用户线上所传送的基本速率 (2B+D)数字信号码型， 选用 AMI 码、 HDB3 码。在数字中继线或光纤传输系统的接 口上，一般采用HDB3或CMI接口码型，
δt
∞，t =０
０，t≠0
单位冲激函数及其频谱如图4.8所示。
图4.8 单位冲激函数及其频谱
二、信道限带传输对信号波形的影响
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
横向滤波器
1.6 数字基带信号抗噪声性能分析
1.6.1 数字信号的抗噪声性能
❖ 模拟通信：信噪比。 ❖ 数字通信：误码率。 ❖ 二进制数字通信：将0错判为1或将1错判为0的概率。
数字基带信号的噪声模型
1.6.2 二元码的误码率分析
单极性码的概率分声性能分析
基本码型如图所示。
1.1.3 基带数字信号常用码型
在设计和选择实用码型时，一般应注意以下原则： （1）不含直流分量，低频分量尽量少。 （2）包含定时信息，或经简单变换就能提取定时信息。 （3）应具有一定的检错能力。 （4）误码增值要少，避免“一步错，步步错”的危险。 （5）频谱中的高频分量应尽量减少。 如图所示为几种常用的数字信号码型的示意图。
1.4.3 部分响应基带传输系统的一般形式
1.5 眼图和均衡
1.5.1 眼图
一种直接检测数字通信系统的方法，用示波器观测输出信号，图象形如眼睛。
❖ 最佳采样判决时刻，应该选择眼睛张开最大的地方。 ❖ 判决门限应选左右“眼角”的垂直高度。对双极性信号而言即是零电平。 ❖ 噪声容限指的是采样值的振幅与判决电平之间的距离，也就是说当噪声的
h(t)波形点
理想低通滤波器时域图
1.3.4 奈奎斯特第一准则
❖ 当h(t)的频谱能通过周期搬移叠加为理想低通滤波器，称为等效理想低通滤 波器，此时能实现无码间串扰。
等效理想低通滤波器频谱
余弦滚降信号
余弦滚降信号的时域和频域图
1.4 部分响应基带传输系统
❖ 理想低通滤波器的缺点：频谱陡直，拖尾无限。 ❖ 等效理想低通滤波器缺点：带宽增加。 ❖ 部分响应基带传输系统思路：允许串扰，使串扰有规律，可计算消除。 1.4.1 第I类部分响应系统
1.3.1 数字信号的成型网络 数字基带信号的时域特征和频域特征都与其传输滤波器的传输函数有关。
传输滤波器模型
1.3.2 码间串扰
❖ 严格方波信号具有无限频谱带宽 ❖ 有限带宽信号在时间域存在串扰 ❖ 解决思路：只要在采样点不发生串扰即可。
1.3.3 无码间串扰的传输条件
❖ h(t)为理想低通滤波器时，能实现无码间串扰条件
AMI码和HDB3码图 双极性四进制码波形图
1.2 数字基带信号的频谱分析 1.2.1 数字基带信号的频谱和功率谱
❖ 数字信号的频谱分析 确定的信号可以根据傅里叶公式计算得出确定的频域表达式，而对于随机过 程则只能分析其功率谱密度。
❖ 数字基带信号功率谱分析
数字信号的功率谱和带宽
一般二进制随机脉冲序列的功率谱密度函数为
换的误比特率比普通二进制码进一步下降。
小结
❖ 数字信号基带传输是将数字信号码元序列转化为某种波形通过信号进 行传输，在接收端则对接收的波形进行门限判决以恢复码元。
❖ 数字信号传输中，因为信号频域上的带限造成是遇上的无限拓展，这 样会引起马援麦种之间的码间串扰。为了消除码间串扰，可以采用无 码间串扰的波形，使得在信号的采样点码间串扰为0。
Ps ( f ) fb P(1 P) | G1 ( f ) G2 ( f ) |2 fb 2 | PG1 (mf b ) (1 P)G2 (mf b ) |2 ( f mf b ) m
1.2.2 几种常见数字基带信号波形的功率谱密度函数
四种 基本 码型 的能 量谱 密度
1.3 无码间串扰的基带传输
幅度小于这个距离时，噪声叠加后的信号依然不会突破门限造成误判。 ❖ “眼眶”厚度表示信号电平抖动。其中采样时刻厚度称为信号失真量。 ❖ 眼图斜边的斜率反映系统对定时误差的灵敏度。
1.5.2 均衡
❖ 概念：通过可调滤波器校正信号失真。 ❖ 频域均衡：对频域传输函数调整 ❖ 时域均衡：使系统的冲激响应满足无码间串扰条件。 ❖ 时域均衡原理：波形补偿 ❖ 时域均衡的实现方法：横向滤波器
通信 原理
数字信号基带传输
1.1 数字基带信号及其码型
1.1.1 数字基带信号简介
无论是离散信源发出的信号还是将模拟信号进行采样、量化和编码后得到的数 字信号，都是离散的数字码元序列。实际电路中传输数字基带信号以点评的高 低来判断。
实际传输过程中，由于存在衰减、噪声、码间串扰等因素，接收到的信号电平 不可能正好为V或0，故在判定中经常设定一门限电平。如图所示为单极性码的 发送、传输及判定。
❖ 解决方法：传输之前将绝对码x[n]序列变成相对码x1[n]序列，然后对x1[n] 序列生成部分响应波形y(t)。将y(t)传输到接收端后，直接对y(t)的采样值y[n] 进行模二运算，即可得到信号序列x[n]。
❖ 预编码：x1[n]=x[n]⊕x1[n-1]。 ❖ 相关编码：y[n]=x1[n]+x1[n-1] ❖ x1[n]=x[n]⊕x1[n-1]，即x[n]=x1[n]⊕x1[n-1]
数字信号在传输过程中常常收到噪声的干扰。如果由于噪声或其他干扰 因素使得传输过程中的信号电平突破了门限，那么接收端会产生误判。 所谓误判，即把发送的“1”判决为“0”，或把发送的“0”判决为“1”。 如图所示为误判示意图。
1.1.2 基带数字信号的基本码型
常见的数字基带信号基本码型有单极性码与双极性码、归零码与非归零码。
第I类部分响应的时域和频域图
1.4.2 差错控制，相关编码和预编码
❖ 第I类部分响应波形，当因为噪声出现个别码元误差，将会对恢复的信号序列 造成严重的错误。
❖ 差错传播：当采用第I类部分响应波形进行编码的时候，一旦发生传输中的差 错，将引起连锁反应，使后面的全部码元都检测、判决错误，直到再次发生 传输差错才会纠正过来。
❖ 多元码定义：一个码元波形幅度，有M种不同的取值（M>2）。通常，这M 种幅度电平均匀取值，且均值为零。
❖ 多元码误码率和误比特率不能混用。
Ps
2(M 1) Q[ M
3S ] (M 2 1) 2
❖ 将多元码转换为二进制码，因为转换的二进制码不同，误码率也有区别。
❖ 转换为普通二进制时，有1/2<Pe/Ps<2/3 ，即误码率有下降。 ❖ 转换为格雷码，有Pe≈Ps/n。因n≥2，故对同样的M进制码元系统，格雷码转
1.6 数字基带信号抗噪声性能分析
1.6.1 数字信号的抗噪声性能
❖ 模拟通信：信噪比。 ❖ 数字通信：误码率。 ❖ 二进制数字通信：将0错判为1或将1错判为0的概率。
数字基带信号的噪声模型
1.6.2 二元码的误码率分析
单极性码的概率分声性能分析
基本码型如图所示。
1.1.3 基带数字信号常用码型
在设计和选择实用码型时，一般应注意以下原则： （1）不含直流分量，低频分量尽量少。 （2）包含定时信息，或经简单变换就能提取定时信息。 （3）应具有一定的检错能力。 （4）误码增值要少，避免“一步错，步步错”的危险。 （5）频谱中的高频分量应尽量减少。 如图所示为几种常用的数字信号码型的示意图。
1.4.3 部分响应基带传输系统的一般形式
1.5 眼图和均衡
1.5.1 眼图
一种直接检测数字通信系统的方法，用示波器观测输出信号，图象形如眼睛。
❖ 最佳采样判决时刻，应该选择眼睛张开最大的地方。 ❖ 判决门限应选左右“眼角”的垂直高度。对双极性信号而言即是零电平。 ❖ 噪声容限指的是采样值的振幅与判决电平之间的距离，也就是说当噪声的
h(t)波形点
理想低通滤波器时域图
1.3.4 奈奎斯特第一准则
❖ 当h(t)的频谱能通过周期搬移叠加为理想低通滤波器，称为等效理想低通滤 波器，此时能实现无码间串扰。
等效理想低通滤波器频谱
余弦滚降信号
余弦滚降信号的时域和频域图
1.4 部分响应基带传输系统
❖ 理想低通滤波器的缺点：频谱陡直，拖尾无限。 ❖ 等效理想低通滤波器缺点：带宽增加。 ❖ 部分响应基带传输系统思路：允许串扰，使串扰有规律，可计算消除。 1.4.1 第I类部分响应系统
1.3.1 数字信号的成型网络 数字基带信号的时域特征和频域特征都与其传输滤波器的传输函数有关。
传输滤波器模型
1.3.2 码间串扰
❖ 严格方波信号具有无限频谱带宽 ❖ 有限带宽信号在时间域存在串扰 ❖ 解决思路：只要在采样点不发生串扰即可。
1.3.3 无码间串扰的传输条件
❖ h(t)为理想低通滤波器时，能实现无码间串扰条件
AMI码和HDB3码图 双极性四进制码波形图
1.2 数字基带信号的频谱分析 1.2.1 数字基带信号的频谱和功率谱
❖ 数字信号的频谱分析 确定的信号可以根据傅里叶公式计算得出确定的频域表达式，而对于随机过 程则只能分析其功率谱密度。
❖ 数字基带信号功率谱分析
数字信号的功率谱和带宽
一般二进制随机脉冲序列的功率谱密度函数为
换的误比特率比普通二进制码进一步下降。
小结
❖ 数字信号基带传输是将数字信号码元序列转化为某种波形通过信号进 行传输，在接收端则对接收的波形进行门限判决以恢复码元。
❖ 数字信号传输中，因为信号频域上的带限造成是遇上的无限拓展，这 样会引起马援麦种之间的码间串扰。为了消除码间串扰，可以采用无 码间串扰的波形，使得在信号的采样点码间串扰为0。
Ps ( f ) fb P(1 P) | G1 ( f ) G2 ( f ) |2 fb 2 | PG1 (mf b ) (1 P)G2 (mf b ) |2 ( f mf b ) m
1.2.2 几种常见数字基带信号波形的功率谱密度函数
四种 基本 码型 的能 量谱 密度
1.3 无码间串扰的基带传输
幅度小于这个距离时，噪声叠加后的信号依然不会突破门限造成误判。 ❖ “眼眶”厚度表示信号电平抖动。其中采样时刻厚度称为信号失真量。 ❖ 眼图斜边的斜率反映系统对定时误差的灵敏度。
1.5.2 均衡
❖ 概念：通过可调滤波器校正信号失真。 ❖ 频域均衡：对频域传输函数调整 ❖ 时域均衡：使系统的冲激响应满足无码间串扰条件。 ❖ 时域均衡原理：波形补偿 ❖ 时域均衡的实现方法：横向滤波器
通信 原理
数字信号基带传输
1.1 数字基带信号及其码型
1.1.1 数字基带信号简介
无论是离散信源发出的信号还是将模拟信号进行采样、量化和编码后得到的数 字信号，都是离散的数字码元序列。实际电路中传输数字基带信号以点评的高 低来判断。
实际传输过程中，由于存在衰减、噪声、码间串扰等因素，接收到的信号电平 不可能正好为V或0，故在判定中经常设定一门限电平。如图所示为单极性码的 发送、传输及判定。
❖ 解决方法：传输之前将绝对码x[n]序列变成相对码x1[n]序列，然后对x1[n] 序列生成部分响应波形y(t)。将y(t)传输到接收端后，直接对y(t)的采样值y[n] 进行模二运算，即可得到信号序列x[n]。
❖ 预编码：x1[n]=x[n]⊕x1[n-1]。 ❖ 相关编码：y[n]=x1[n]+x1[n-1] ❖ x1[n]=x[n]⊕x1[n-1]，即x[n]=x1[n]⊕x1[n-1]
数字信号在传输过程中常常收到噪声的干扰。如果由于噪声或其他干扰 因素使得传输过程中的信号电平突破了门限，那么接收端会产生误判。 所谓误判，即把发送的“1”判决为“0”，或把发送的“0”判决为“1”。 如图所示为误判示意图。
1.1.2 基带数字信号的基本码型
常见的数字基带信号基本码型有单极性码与双极性码、归零码与非归零码。
第I类部分响应的时域和频域图
1.4.2 差错控制，相关编码和预编码
❖ 第I类部分响应波形，当因为噪声出现个别码元误差，将会对恢复的信号序列 造成严重的错误。
❖ 差错传播：当采用第I类部分响应波形进行编码的时候，一旦发生传输中的差 错，将引起连锁反应，使后面的全部码元都检测、判决错误，直到再次发生 传输差错才会纠正过来。
❖ 多元码定义：一个码元波形幅度，有M种不同的取值（M>2）。通常，这M 种幅度电平均匀取值，且均值为零。
❖ 多元码误码率和误比特率不能混用。
Ps
2(M 1) Q[ M
3S ] (M 2 1) 2
❖ 将多元码转换为二进制码，因为转换的二进制码不同，误码率也有区别。
❖ 转换为普通二进制时，有1/2<Pe/Ps<2/3 ，即误码率有下降。 ❖ 转换为格雷码，有Pe≈Ps/n。因n≥2，故对同样的M进制码元系统，格雷码转