數(shù)字基帶傳輸概述

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1、6.1數(shù)字基帶傳輸概述6.2數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.3基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型6.4基帶脈沖傳輸與碼間串?dāng)_6.5無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性6.6無碼間串?dāng)_基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能6.7眼圖6.8均衡技術(shù)6.9部分響應(yīng)系統(tǒng)第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)返回主目錄第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.1數(shù)字基帶傳輸概述數(shù)字基帶信號——包含豐富的低頻分量，甚至直流分量的數(shù)字信號，稱之為數(shù)字基帶信號。來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號，都是數(shù)字基帶信號。數(shù)字基帶傳輸——在某些具有低通特性的有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基

2、帶信號可以直接傳輸，稱之為數(shù)字基帶傳輸。對于大多數(shù)信道，如各種無線信道和光信道，則是帶通型的，數(shù)字基帶信號必須經(jīng)過載波調(diào)制，把頻譜搬移到高載處才能在信道中傳輸，我們把這種傳輸稱為數(shù)字頻帶（調(diào)制或載波）傳輸。一、基帶傳輸系統(tǒng)研究的意義：1、在利用對稱電纜構(gòu)成的近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)廣泛采用了這種傳輸方式；2、數(shù)字基帶傳輸中包含頻帶傳輸?shù)脑S多基本問題，也就是說，基帶傳輸系統(tǒng)的許多問題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題；3、任何一個采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)可等效為基帶傳輸系統(tǒng)來研究?；鶐鬏斚到y(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖5-1所示

3、。它主要由信道信號形成器、信道、接收濾波器和抽樣判決器組成。為了保證系統(tǒng)可靠有序地工作，還應(yīng)有同步系統(tǒng)。圖6-1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)圖6-1中各部分的作用簡述如下：信道信號形成器——基帶傳輸系統(tǒng)的輸入是由終端設(shè)備或編碼器產(chǎn)生的脈沖序列，它往往不適合直接送到信道中傳輸。道信號形成器的作用就是把原始基帶信號變換成信適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?，這種變換主要是通過碼型變換和波形變換來實(shí)現(xiàn)的，其目的是與信道匹配，便于傳輸，減小碼間串?dāng)_，利于同步提取和抽樣判決。信道——是允許基帶信號通過的媒質(zhì)，通常為有線信道，如市話電纜

4、、架空明線等。信道的傳輸特性通常不滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，甚至是隨機(jī)變化的。另外信道還會進(jìn)入噪聲。在通信系統(tǒng)的分析中，常常把噪聲n(t)等效，集中在信道中引入。接收濾波器——它的主要作用是濾除帶外噪聲，對信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。抽樣判決器——它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定時(shí)刻（由位定時(shí)脈沖控制）對接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號。用來抽樣的位定時(shí)脈沖則依靠同步提取電路從接收信號中提取，位定時(shí)的準(zhǔn)確與否將直接影響判決效果，這一點(diǎn)將在第11章中詳細(xì)討論。圖6-

5、2給出了圖6-1所示基帶系統(tǒng)的各點(diǎn)波形示意圖。圖6-2基帶系統(tǒng)個點(diǎn)波形示意圖圖中：(a)是輸入的基帶信號，這是最常見的單極性非歸零信號；(b)是進(jìn)行碼型變換后的波形；(c)對(a)而言進(jìn)行了碼型及波形的變換，是一種適合在信道中傳輸?shù)牟ㄐ危?d)是信道輸出信號，顯然由于信道頻率特性不理想，波形發(fā)生失真并疊加了噪聲；(e)為接收濾波器輸出波形,與(d)相比，失真和噪聲減弱；(f)是位定時(shí)同步脈沖;(g)為恢復(fù)的信息，其中第4個碼元發(fā)生誤碼，誤碼的原因：一、是信道加性噪聲二、是傳輸總特性（包括收、發(fā)濾波器和信道的

6、特性）不理想引起的波形延遲、展寬、拖尾等畸變，使碼元之間相互串?dāng)_。實(shí)際抽樣判決值不僅有本碼元的值，還有其他碼元在該碼元抽樣時(shí)刻的串?dāng)_值及噪聲。接收端能否正確恢復(fù)信息，在于能否有效地抑制噪聲和減小碼間串?dāng)_，這兩點(diǎn)也正是本章討論的重點(diǎn)。6.2數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.2.1數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號是指消息代碼的電波形，它是用不同的電平或脈沖來表示相應(yīng)的消息代碼。數(shù)字基帶信號(以下簡稱為基帶信號)的類型有很多，常見的有矩形脈沖、三角波、高斯脈沖和升余弦脈沖等。最常用的是矩形脈沖，因?yàn)榫匦蚊}沖易于形成和變換，下

7、面就以矩形脈沖為例介紹幾種最常見的基帶信號波形。1.單極性不歸零波形如圖6-3（a）所示單極性不歸零波形，這是一種最簡單、最常用的基帶信號形式。這種信號脈沖的零電平和正電平分別對應(yīng)著二進(jìn)制代碼0和1，特點(diǎn)：極性單一，有直流分量，脈沖之間無間隔。另外位同步信息包含在電平的轉(zhuǎn)換之中，當(dāng)出現(xiàn)連0序列時(shí)沒有位同步信息。2.雙極性不歸零波形如圖6-3(b)所示，在雙極性不歸零波形中。脈沖的正、負(fù)電平分別對應(yīng)于二進(jìn)制代碼1、0，由于它是幅度相等極性相反的雙極性波形，特點(diǎn)：故當(dāng)0、1符號等可能出現(xiàn)時(shí)無直流分量?；謴?fù)信號

8、的判決電平為0，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)。故雙極性波形有利于在信道中傳輸。圖6–3幾種常見的基帶信號波形3.單極性歸零波形（見圖6-3(c)）單極性歸零波形與單極性不歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬度，每個有電脈沖在小于碼元長度內(nèi)總要回到零電平，所以稱為歸零波形。單極性歸零波形可以直接提取定時(shí)信息，是其他波形提取位定時(shí)信號時(shí)需要采用的一種過渡波形。4.雙極性歸零波形如圖6-3(d)所