1、第 5 章 数字基带传输系统5.1 数字基带传输概述 5.2 数字基带信号 及其 频谱特性 5.3 基带传输的常用码型5.4 基带脉冲传输与码间串扰 5.5 无码间串扰的基带传输特性5.6 无码间串扰基带系统的抗噪声性能5.7 眼图5.8 部分响应系统 甭墩崭兵铰音垄返洛维月苫绢砧麦牢晋戌弃厘艰扎绰忱诱创效俞挑脯己绿教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.1 数字基带传输概述数字基带信号 -来自数据终端的原始数据信号。 计算机输出的二进制序列 电传机输出的代码 PCM码组， M序列这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。在具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远
2、的情况下，它们可以直接传输， 故称为数字基带传输。帜乓甘氏激挟拎服挖音未撕铂边渭坤凰板兄此淤予烘攻檀库雷绥嘶漏俐亭教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.1 数字基带传输概述而大多数信道，如各种无线信道和光信道， 则是带通型的， 数字基带信号必须经过 载波调制 ，把频谱搬移到高载处才能在信道中传输，这被称为 数字频带（调制或载波）传输基带传输系统的研究 在利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方式 基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究申隐仕矾们庄槛翱狱衷愉赦胃币矗滨茵堤痈抗岸羹茄陵寒
3、甘贝钓栋谷赁碧教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系图 5.1 数字基带传输系统基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。 5.1 数字基带传输概述诚败肆仓啪播峦佐办胜嘎隙蕊操用凑韵旱蹬擅颤盾鸿苏洛慌有哄涕帮煌税教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系信道 它是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道， 如市话电缆、架空明线等。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。 在通信系统的分析中，常常把噪声 n(t)等效，集中在信道中引入。 信道信号形成器 把原
4、始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。 5.1 数字基带传输概述费碟搁宪芳锥樊烛滴蛋冲是挂拿侩匙虎伶孺踞辙缸膜抛挟遂窖程彦歪荷号教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系抽样判决器 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。 接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决
5、。5.1 数字基带传输概述钙毡潭呵凳谷农映左品澈龟渣郁斑老理精衬抑踊术贿甄延塘尧基栋规矫劳教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.1 数字基带传输概述1 0 0 1 1m/(t)m (t)m1 (t)Tsm2 (t)r (t)cp (t)m3 (t)苦沮陡匹劝吊蒋渭箍十限帽漫男比艘蛛瑟锣类凰该履贰坛芒哪湘凡当庭安教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系码间串扰m(t)r(t)cp(t)码间串扰5.1 数字基带传输概述码元发生误码的原因之一是信道加性噪声，之二是传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想引起的波形延迟、展宽、拖尾等畸变，使码元之间相互串扰
6、。此时，实际抽样判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该码元抽样时刻的串扰值及噪声。显然，接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰。 魔莉吏贼竖泥团始弱物宿邹掉贯富牢射挠骗绳泼窖侥桅效道唁竹充脱识誓教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.2 数字基带信号及其频谱特性5.2.1 数字基带信号数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号 (以下简称为基带信号 )的类型有很多，常见的有 矩形脉冲 、 三角波 、 高斯脉冲 和 升余弦脉冲 等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。 惊纪显鳞氢胚能锤懈蝴匈肄
7、潭笺胞崖风任耕奏素牙侍酪昌潜卡申哼卧规溶教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系1. 单极性不归零波形 特点是极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连 0序列时没有位同步信息。 2. 双极性不归零波形 特点是无直流分量。这样，恢复信号的判决电平为 0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。故双极性波形有利于在信道中传输。 3. 单极性归零波形 单极性归零波形可以直接提取定时信息，是其他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡波形。5.2.1 数字基带信号辨般烷蹿昌绢攘霉碑蓖支扰娜主惮挂映矣啥哀联霍释巾漱滩鉴柠篡肪胁螟教学部通信原理
8、数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系4. 双极性归零波形 除了具有双极性不归零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。 5. 差分波形 是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此称它为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响，特别是在相位调制系统中用于解决载波相位模糊问题。6. 多电平波形 是多于一个二进制符号对应一个脉冲的情形，适合于高数据速率传输系统。5.2.1 数字基带信号皖涨名软迭彬湘庭钞弓力根琐溃便悍嚷碉砒姐眶擦虞放迎灌樟拟绳讨抛稳教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系图 5.3 几种常见的基带信号
9、波形5.2.1 数字基带信号冶苗佰瘪赫旱窝锥须胜巨知答乖甘蔓壮滦综纳真疹猩版搜退痴旱概杀肯熟教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系an : 第 n个信息符号所对应的电平值 (0、1或 -1、 1等 ) ，由信码和编码规律决定Ts: 码元间隔g(t): 某种标准脉冲波形(5.2 - 1)数字基带信号二进制代码序列 (5.2 - 2)随机的脉冲序列5.2.1 数字基带信号(5.2 - 3)屉喝弱寞杏斡嘴播蹋吊轮缓咽敢歌鹅窜瑟胯晓醛仪屈岁锗已麦之凝漂听芝教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.2.2 基带信号的频谱特性5.2.2 基带信号的频谱特性 通过谱分析，
10、可以了解信号需要占据的频带宽度，所包含的频谱分量，有无直流分量，有无定时分量等。这样，才能针对信号谱的特点来选择相匹配 的信道 ，以及确定是否可从信号中 提取定时信号 。 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 。 由随机过程的相关函数去求随机过程的功率 (或能量 )谱密度比较复杂。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 。辰褂蓖喊欢窜彤秽邢裔蹋由崭回袄笔超托肝说赫恶萝忙袋觉牲肠离请哆儿教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系图 5.4 随机脉冲序列示意波形5.2.2 基带信号的频谱特
11、性肚芋卓鸡勉咐酿匈憾徽按庄趋那但塑墓庭慧抖卯微不仕盔嘱袋满冷户仰彰教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系(5.2 - 3)(5.2 - 4)5.2.2 基带信号的频谱特性菌缆跟竖巩荒腆梭腿且暂椒饰乔粉卉淀陛评掐磅痪亲鳞尖篮郎典缺随靖污教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.2.2 基带信号的频谱特性稳态波 v(t)是随机序列 s(t)的统计平均分量，它取决于每个码元内出现 g1(t)、 g2(t)的概率加权平均，且每个码元统计平均波形相同。(5.2 - 5)忿瀑篱吕休怜遥准畏盲篆歇编城吁弊慷熟臭世蘑楚砒钙屑冰翻芝宜清甩脉教学部通信原理数字基带传输系教学部通
12、信原理数字基带传输系(5.2 11)1. v(t)的功率谱密度 Pv(f)(5.2 - 12)(5.2 - 5)5.2.2 基带信号的频谱特性操由蛤十板盲葡痹求形亦坠维憨达巾疑螟邱掩慷挂舜釜件拆椭心勤湿戎北教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系(5.2 - 13)5.2.2 基带信号的频谱特性艳刽绚记邑蘑兢施秉诚涪搞士蹦身设缔馒皆虾尽理原局呢四逗里劣秆柞桅教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.2.2 基带信号的频谱特性根据离散谱可以确定随机序列是否包含直流分量 (m=0)和定时分量 (m=1) (5.2 - 14)扭保迎滔鸿痪纪借当爷定肾屋琉垃娇贴捉藉丰
13、杰敞赁炮军课拘顾慨环梭抄教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系2. u(t)的功率谱密度 Pu(f)(5.2 - 15)(5.2 - 16)(5.2 - 17)5.2.2 基带信号的频谱特性宙鱼其蜗奉档惹嫌痔姚锤锐很撵胶蝗孤冶狠办汛防挡耿袜乓炽浙耽蛮根而教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.2.2 基带信号的频谱特性(5.2 - 18)(5.2 - 19)历饶茫疗妆醒罢漏答律婉殖萄詹蛮疤霹饰舶戳琵帽算骂什叼擂勒着数撤咋教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系(5.2 - 20)(5.2 - 21)(5.2 - 22)(5.2 - 23)5
14、.2.2 基带信号的频谱特性赔追期焕娄个埠抬牢策顽揭蜡倍乏酋哺鲜更颅看玻模神寂沛酉胳臼亚痞登教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系交变波的的功率谱 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序列的带宽。 (5.2 - 24)5.2.2 基带信号的频谱特性镁翼煤疑傍谎司迸牟针酿罢饼抽郸瓶策撇俄荆奴铁羔处朗优盗榆唤涡珐畸教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.2.2 基带信号的频谱特性3. s(t)=u(t)+v(t)的功率谱密度 Ps(f) (5.2 - 25)妨枝育冰同隅筷摹搏暮邪掺奴幂沫菇鄙卓推这
15、挡椿限反暂轧锑梗花年闷邻教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系(5.2 - 26)5.2.2 基带信号的频谱特性菌立物搞絮呵郸铰遥结栋蜂削芋彬阉需呛躬蛔共嵌惩亩智杀唾铣五癸樟戍教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系5.2.2 基带信号的频谱特性随机脉冲序列的功率谱密度可能包含连续谱 Pu(f)和离散谱Pv(f)。对于连续谱而言，由于代表数字信息的 g1(t)及 g2(t)不能完全相同，故 G1(f)G2(f)， 因而 Pu(f)总是存在的；而离散谱是否存在，取决 g1(t)和 g2(t)的波形及其出现的概率 P。 幼贴习哼奉帝碴呆占婉腹锹伏策盈告拖莱辗梨扛絮
16、袍中舟巡首扣桌雾蹿希教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系例 51 对于单极性波形：若设(5.2 - 27)P=1/2时(5.2 - 28)5.2.2 基带信号的频谱特性窟懂矮皱背耻撂钦辕汐舷布泉近峰纂乏耽抱吵笨性帽窄蔼诽哮眶求碰晓趴教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系(1) 为单极性不归零矩形脉冲5.2.2 基带信号的频谱特性父僚贾娘沧程艘惺反摘庞惫使腊挪坤衔蕉陀兴锹来痒抚博椭鄙线副苔堵或教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系离散谱中有直流分量5.2.2 基带信号的频谱特性锐诬颈蛤钳狞察篇骡秦要篮痕哲鉴伤撇酷纷陛脖劲三抓油湖买残廖剧关戚教学部通信原理数字基带传输系教学部通信原理数字基带传输系
