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1、第五章 数字基带传输系统,电信工程学院数字通信与信息网络实验室刘 丹 谱62282289,2,若干基本概念,信息量：,符号传输速率：Rs(Baud)信息传输速率：Rb(bit/s),Rb Rs log2 M(bit/s)Rs Rb/log2 M(baud),频带利用率：单位为bit/s/Hz或Baud/Hz,误符号率：Ps 误比特率：Pb,3,Shannon信道容量公式,带宽受限B 和平均功率受限 S 的条件下，独立的加性白高斯噪声信道(噪声功率为N)的信道容量(极限传信率),Shannon公式,目前尚无一个实际系统的传信率达到信道容量.,4,基本的数字基带信号波形,二进制单极性不归零(NRZ
2、)码 二进制双极性不归零(NRZ)码 二进制单极性归零(RZ)码 二进制双极性归零(RZ)码 差分码 M进制多电平码,适于通过同轴电缆等在设备之间进行短距离传输,5,数字脉冲幅度调制(PAM),MPAM信号,(矩形、升余弦、高斯、半余弦脉冲),随机序列,码型编码,发送滤波器,二进制信息序列,M进制幅度序列,M进制数字脉冲幅度调制(MPAM),6,数字PAM信号的功率谱密度(1),7,数字PAM信号的功率谱密度(2),连续谱：,离散谱：,特例：,结论：单极性码带有离散谱；归零码、不归零码占用的频带宽度不一样。,8,数字PAM信号的功率谱密度(3),传输码/线路码/调制码：用于频谱成形的编码,AM
3、I码：传号交替反转码HDB3码：三阶高密度双极性码 数字双相码(Manchester)：分相码延迟调制码CMI码：传号反转码nBmB码4B/3T码,9,通过AWGN信道传输的数字基带信号接收系统,两种解调方案低通滤波器(LPF)：带宽足够宽匹配滤波器,nw(t):加性宽带白高斯噪声，均值为零，双边功率谱密度N0/2(W/Hz),10,利用低通滤波的解调,若要保证相同性能，r单极性=2r双极性。,11,利用匹配滤波器的最佳接收,单极性不归零码：,每比特能量,双极性不归零码：,12,利用匹配滤波器的最佳接收,理论信噪比：,一种特定的分析参数，非实际信噪比,13,无ISI的时域条件,14,无ISI的
4、频域条件 Nyquist第一准则,15,理想低通型无ISI波形,奈奎斯特带宽,奈奎斯特速率,结论：如果基带传输系统具有理想的低通滤波器特性，最高截止频率为W(Hz)，则该系统无符号间干扰的最高传输速率是2W波特。,理想极限,16,升余弦滚降特性的无ISI波形,带宽与速率的关系：,频带利用率：,17,部分响应系统,理想低通系统的频带利用率高，但物理不可实现，且系统时域响应衰减慢(以t 衰减)，对定时信号(抽样信号)相位抖动敏感.升余弦滚降系统的频带利用率低，但物理可实现，对定时信号相位抖动的要求不严格.Nyquist第2准则：引入一定的、受控的ISI(采用相关编码，在前后符号之间引入相关性，以改
5、变信号功率谱特性)，压缩传输频带，可达到2Baud/Hz的理论极限，同时降低对定时精度的要求。预编码+相关编码+理想低通,18,第一类部分响应系统,相关编码：cn=an+an-1(算术加),19,第四类部分响应系统,相关编码：cn=an-an-2(算术加),20,理想限带信道下的最佳基带传输,AWGN和理想限带信道条件下的最佳基带传输系统的性能与AWGN条件下的匹配滤波最佳接收的性能相同例2PAM双极性不归零码,21,眼图模型,眼图张开的大小反映ISI的强弱最佳抽样时刻：“眼睛”张开最大的时刻对定时误差的灵敏度：斜边之斜率信号幅度畸变范围：阴影区的垂直高度过零点畸变：阴影区的水平宽度判决门限电
6、平：中央横轴噪声容限：抽样时刻眼睛张开高度之半,最佳抽样时刻,对定时误差灵敏度,幅度畸变,过零点畸变,判决门限,22,信道的均衡,理论上存在理想的基带传输特性：已知C(f),计算GT(f)，GR(f)实际中，信道特性的不完全可知、时变及设计误差均导致一定的ISI均衡：利用可调滤波器去补偿基带系统的传输特性，使包括可调滤波器在内的基带系统的总传输特性满足实际性能的要求。这种起补偿作用的滤波器被称为均衡器。,23,线性均衡器,有限长横向滤波器：,24,符号同步,符号同步/定时恢复/时钟恢复：从接收信号中提取时钟，确定最佳抽样瞬时(保证收发时钟同频同相),系统提供主时钟，收发时钟均与其同步发送端发送时钟信号(或倍频)，窄带滤波器提取自同步:从接收的数字基带信号中提取线谱法超前-滞后门同步器,25,考试和答疑,考试时间:11月26日(周日)上午 8：30-10：30地点04109-10:教2-44104111-12:教3-333答疑11月22日(周三)上午三四节(教室)11月24日(周五)下午2:004:00(明光楼811房间),
