第5章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的課件

1、第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-291第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)課件課件通 信 原 理第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-292第第5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)從本章起，側(cè)重討論數(shù)字通信的基本原理及有關(guān)技術(shù)問題。從本章起，側(cè)重討論數(shù)字通信的基本原理及有關(guān)技術(shù)問題。5.1 引引 言言數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號: 未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號，它所占據(jù)的頻譜是從零頻未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號，它所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始的。或很低頻率開始的。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)：數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)：不經(jīng)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基

2、帶信號的不經(jīng)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)，常用于傳輸距離不太遠的情況下。系統(tǒng)，常用于傳輸距離不太遠的情況下。研究數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的原因：研究數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的原因：近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用基帶傳輸中包含頻帶傳輸?shù)脑S多基本問題：基帶傳輸中包含頻帶傳輸?shù)脑S多基本問題：如果把調(diào)制與如果把調(diào)制與解調(diào)過程看作是廣義信道的一部分，則任何數(shù)字傳輸系統(tǒng)均解調(diào)過程看作是廣義信道的一部分，則任何數(shù)字傳輸系統(tǒng)均可等效為基帶傳輸系統(tǒng)?？傻刃榛鶐鬏斚到y(tǒng)。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-293基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)模型：模型：見見P4信道信號

3、形成器信道信號形成器: 用于把發(fā)端的信號轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳用于把發(fā)端的信號轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)幕鶐盘枴］數(shù)幕鶐盘枴?匹配。匹配。信道：信道：允許基帶信號通過的媒質(zhì)。信號的通道。允許基帶信號通過的媒質(zhì)。信號的通道。接收濾波器：接收濾波器：通過信號，盡可能地排除噪聲和干擾。通過信號，盡可能地排除噪聲和干擾。均衡。均衡。抽樣判決：抽樣判決：在噪聲背景下判定與再生基帶信號。在噪聲背景下判定與再生基帶信號。抽樣：抽樣：用位同步信號用位同步信號cp對接收信號進行逐個抽樣。對接收信號進行逐個抽樣。判決：判決：消除噪聲積累，再生基帶信號。消除噪聲積累，再生基帶信號。Ud門限電平。門限電平。第第5 5

4、章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-294研究的問題研究的問題（數(shù)字通信的基本原理及有關(guān)技術(shù)問題）：（數(shù)字通信的基本原理及有關(guān)技術(shù)問題）：5.1 5.1 引言引言 5.2 5.2 數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號5.5.3 3 基帶傳輸系統(tǒng)的脈沖傳輸與碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的脈沖傳輸與碼間串?dāng)_ 5.4 5.4 無碼間無碼間串?dāng)_串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng)的基帶傳輸系統(tǒng) 5.55.5 無碼間無碼間串?dāng)_串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能5.5.6 6 部分響應(yīng)系統(tǒng)部分響應(yīng)系統(tǒng) 5.5.7 7 眼圖眼圖5.8 5.8 時域均衡原理時域均衡原理第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字

5、基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2955.2 5.2 數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號引言引言對傳輸用的基帶信號的主要要求對傳輸用的基帶信號的主要要求:對代碼的要求：對代碼的要求：原始消息代碼必須編成適合于傳輸用的碼原始消息代碼必須編成適合于傳輸用的碼型；型；對所選碼型的電波形要求：對所選碼型的電波形要求：電波形應(yīng)適合于基帶系統(tǒng)的傳電波形應(yīng)適合于基帶系統(tǒng)的傳輸。輸。 不但其波形，而且其碼型亦應(yīng)適合于在信道中傳輸。不但其波形，而且其碼型亦應(yīng)適合于在信道中傳輸。前者屬于前者屬于傳輸碼型的選擇傳輸碼型的選擇，后者是，后者是基帶脈沖的選擇基帶脈沖的選擇。這。這是兩個既獨立又有聯(lián)系的問題。本節(jié)先討論碼型選擇問

6、題。是兩個既獨立又有聯(lián)系的問題。本節(jié)先討論碼型選擇問題。信碼信碼(消息代碼消息代碼) 傳輸碼傳輸碼(線路碼線路碼) 第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2965.2.1 5.2.1 數(shù)字基帶信號的碼型設(shè)計原則數(shù)字基帶信號的碼型設(shè)計原則所謂所謂數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號，就是消息代碼的電脈沖表示，就是消息代碼的電脈沖表示電波形。電波形。問題問題：在實際基帶傳輸系統(tǒng)中，并非所有的原始數(shù)字基帶信在實際基帶傳輸系統(tǒng)中，并非所有的原始數(shù)字基帶信號都能在信道中傳輸：號都能在信道中傳輸：含有豐富直流和低頻成分的基帶信號就不適宜在信道中傳含有豐富直流和低頻成分的基帶信號就不適宜

7、在信道中傳輸，因為它有可能造成信號嚴重畸變；輸，因為它有可能造成信號嚴重畸變； 如果代碼出現(xiàn)長時間的連如果代碼出現(xiàn)長時間的連“0”符號，不利于準確提取同步符號，不利于準確提取同步信息；信息；易于形成碼間干擾；易于形成碼間干擾； 抗噪聲性能差，抗噪聲性能差，Ud不易設(shè)定。不易設(shè)定。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-297傳輸碼的碼型選擇原則傳輸碼的碼型選擇原則 P95 P95（1）不含直流，且低頻分量盡量少；）不含直流，且低頻分量盡量少；（2）應(yīng)含有豐富的定時信息）應(yīng)含有豐富的定時信息，以便于從接收碼流中提取定，以便于從接收碼流中提取定時信號；時信號；（3）功

8、率譜主瓣寬度窄，）功率譜主瓣寬度窄，以節(jié)省傳輸頻帶；以節(jié)省傳輸頻帶；（4）不受信息源統(tǒng)計特性的影響，）不受信息源統(tǒng)計特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變即能適應(yīng)于信息源的變化；化； （5）具有內(nèi)在的檢錯能力，）具有內(nèi)在的檢錯能力，即碼型應(yīng)具有一定規(guī)律性，以即碼型應(yīng)具有一定規(guī)律性，以便利用這一規(guī)律性進行宏觀監(jiān)測。便利用這一規(guī)律性進行宏觀監(jiān)測。（6）低誤碼增殖）低誤碼增殖,增殖增殖即即傳輸中出現(xiàn)單個誤碼，譯碼會出現(xiàn)傳輸中出現(xiàn)單個誤碼，譯碼會出現(xiàn)多個誤碼多個誤碼。 （7）編譯碼簡單，）編譯碼簡單，以降低通信延時和成本。以降低通信延時和成本。滿足滿足或或部分滿足部分滿足以上特性的傳輸碼型種類很多，下面將介

9、紹以上特性的傳輸碼型種類很多，下面將介紹目前常用的幾種。目前常用的幾種。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2985.2.2 5.2.2 數(shù)字基帶信號的常用碼型數(shù)字基帶信號的常用碼型例：例：消息代碼消息代碼 電波形電波形注：注：電波形不一定是方波，如：三角波、電波形不一定是方波，如：三角波、。所以數(shù)字基帶。所以數(shù)字基帶信號的類型舉不勝舉。信號的類型舉不勝舉。以矩形脈沖組成的基帶信號為例以矩形脈沖組成的基帶信號為例，介，介紹幾種最基本的基帶信號碼型。紹幾種最基本的基帶信號碼型。Tb碼元長度、碼元間隔、碼元持續(xù)時間。碼元長度、碼元間隔、碼元持續(xù)時間。數(shù)字基帶信號數(shù)

10、字基帶信號-消息代碼的電波形。消息代碼的電波形。設(shè)：設(shè)：消息代碼由二進制符號消息代碼由二進制符號0、1組成。組成。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2991、單極性非歸零波形單極性非歸零波形(NRZ)特點：特點： 有直流分量和低頻分量。在有些信道中不易傳輸。有直流分量和低頻分量。在有些信道中不易傳輸。 波形之間無間隔，易產(chǎn)生碼間干擾。波形之間無間隔，易產(chǎn)生碼間干擾。 不能直接提取同步信息。不能直接提取同步信息。 抗噪性能差：判決門限不能穩(wěn)定在最佳電平?？乖胄阅懿睿号袥Q門限不能穩(wěn)定在最佳電平。 需信道一端接地。需信道一端接地。 發(fā)送能量大，有利于提高接收端信噪

11、比。發(fā)送能量大，有利于提高接收端信噪比。 在信道上占用頻帶較窄。在信道上占用頻帶較窄。單極性：單極性：基帶信號的基帶信號的“0，正正”電平分別與二進制符電平分別與二進制符號號0，1一一對應(yīng)。一一對應(yīng)。非歸零（非歸零（NRZ）：）：是指脈沖寬度與碼元寬度相等（是指脈沖寬度與碼元寬度相等（=Tb）。）。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29102 2、雙極性、雙極性非歸零波形非歸零波形(NRZ) p96 特點：特點： 可能無直流分量。易于傳輸。可能無直流分量。易于傳輸。 波形之間無間隔。波形之間無間隔。 不能直接提取同步信息。不能直接提取同步信息。 抗噪性能好：

12、判決門限為抗噪性能好：判決門限為0，易設(shè)置且穩(wěn)定。，易設(shè)置且穩(wěn)定。 無需一端接地。無需一端接地。 發(fā)送能量大，有利于提高接收端信噪比。發(fā)送能量大，有利于提高接收端信噪比。 在信道上占用頻帶較窄。在信道上占用頻帶較窄。 雙極性：雙極性：基帶信號的基帶信號的“負，正負，正”電位分別與二進制符號電位分別與二進制符號0，1一一對應(yīng)。一一對應(yīng)。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29113、單極性歸零（、單極性歸零（RZ）波形）波形特點：特點： 有直流分量。有直流分量。 波形之間有間隔，碼間干擾小。波形之間有間隔，碼間干擾小。 可直接提取同步信息可直接提取同步信息, ,

13、但信號能量減小。但信號能量減小。 抗噪性能差?？乖胄阅懿?。 需一端接地。需一端接地。 發(fā)送能量較小。發(fā)送能量較小。 在信道上占用頻帶較寬。在信道上占用頻帶較寬。歸零：歸零：n，新碼組可能有，新碼組可能有2m種組合，故多出種組合，故多出2m-2n種組種組合?？蓮闹羞x擇部分有利碼組作為可用碼組，其余為禁用碼合。可從中選擇部分有利碼組作為可用碼組，其余為禁用碼組，以獲得好的特性。組，以獲得好的特性。例：例：前面介紹的雙相碼，密勒碼和前面介紹的雙相碼，密勒碼和CMI碼都可看作碼都可看作1B2B碼。碼。一般選擇：一般選擇：m=n+1，典型：，典型：5B6B另：另： 4B3T碼碼 四個二進制碼變成三個三進

14、制碼四個二進制碼變成三個三進制碼。目的：目的：提高傳輸率。提高傳輸率。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29241 11 1、多進制碼：多進制碼：多電平波形多電平波形如：四電平波形如：四電平波形( (2B1Q) ) 以上都是一個二進制符號對應(yīng)一個脈沖。實際上還存在以上都是一個二進制符號對應(yīng)一個脈沖。實際上還存在多于多于一個的二進制符號對應(yīng)一個脈沖一個的二進制符號對應(yīng)一個脈沖的情形，稱這種波形為多值波的情形，稱這種波形為多值波形或者多電平波形。形或者多電平波形。（a a）單極性信號）單極性信號 （b b）雙極性信號）雙極性信號圖圖5-2 5-2 四進制代碼波形

15、四進制代碼波形第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29255.2.3 5.2.3 數(shù)字基帶信號的頻譜特性數(shù)字基帶信號的頻譜特性不同形式的數(shù)字基帶信號具有不同的頻譜結(jié)構(gòu)。不同形式的數(shù)字基帶信號具有不同的頻譜結(jié)構(gòu)。分析信號頻譜特性分析信號頻譜特性目的：目的：針對信號的譜特性，設(shè)計或選擇信道，針對信號的譜特性，設(shè)計或選擇信道，以利于信號方便通過。或反之。以利于信號方便通過?；蚍粗ο螅簩ο螅憾M制隨機脈沖序列。二進制隨機脈沖序列。注：注： 組成基帶信號的單個碼元波形并非一定是矩形。組成基帶信號的單個碼元波形并非一定是矩形。根據(jù)實際根據(jù)實際需要，可以有多種多樣，比如

16、需要，可以有多種多樣，比如升余弦脈沖、高斯脈沖升余弦脈沖、高斯脈沖等等信信息符號并不是與唯一的基帶波形相對應(yīng)息符號并不是與唯一的基帶波形相對應(yīng)。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29261 1、數(shù)字基帶信號的時域表示、數(shù)字基帶信號的時域表示對象：對象：以常用的二進制隨機脈沖序列為例進行考慮。以常用的二進制隨機脈沖序列為例進行考慮。 )()(tstsnn1b2b(),0( )(),11ng tnTPstgtnTP以概率 ，發(fā)以概率，發(fā)表達式：表達式：其中：其中： g1(t)表示表示0碼；碼； g2(t)表示表示1碼碼; Tb為碼元寬度為碼元寬度g2(t-nTb

17、)圖圖5-3 5-3 任意隨機脈沖序列示意波形任意隨機脈沖序列示意波形注：注：實際中實際中g(shù)1(t)、g2(t)可以是任意形狀的脈沖。可以是任意形狀的脈沖。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2927( )()nbns ta g tnT0/ 1,01/ 1,1-1nPaP以概率 發(fā)以概率（）發(fā)式中：式中：an-第第n個碼元（符號）的電平值，它是一個隨機量。個碼元（符號）的電平值，它是一個隨機量。二進制時：二進制時：g(t) 某種脈沖波形。某種脈沖波形。g(t-nTb)特別：特別： 若表示各碼元的波形相同而電平取值不同若表示各碼元的波形相同而電平取值不同，則數(shù)字

18、基帶信，則數(shù)字基帶信號可表示為：號可表示為：第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29282 2、數(shù)字基帶信號的頻譜特性、數(shù)字基帶信號的頻譜特性求解思路：求解思路：( )( )( )( )( )( )svus tv tu tPPP 分解合成注：注：v (t)-穩(wěn)態(tài)波穩(wěn)態(tài)波（隨機信號隨機信號s(t)的的平均分量）平均分量）u(t)-交變波交變波穩(wěn)態(tài)分量（周期）穩(wěn)態(tài)分量（周期）離散譜離散譜交變分量（非周期）交變分量（非周期）連續(xù)譜連續(xù)譜2221212( )( )( )()(1)()()(1)( )( )svubbbbbmPPPfPG mfP G mffmff PP

19、GfGf結(jié)論：結(jié)論：數(shù)字基帶信號功率譜數(shù)字基帶信號功率譜（5.2-19）211222( )( )( )( )jftjftGfg t edtGfg t edt211222()( )()( )bbjmf tbjmf tbG mfg t edtG mfg t edt其中：其中：1/bbfT第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29292221212( )( )( )()(1)()()(1)( )( )svubbbbbmPPPfPG mfP G mffmff PP GfGf討論：討論：（1）當(dāng)）當(dāng)g1(t)、g2(t) 、P及及Tb 給定后，隨機脈沖序給定后，隨機脈沖序

20、列功率譜就確定了。列功率譜就確定了。（2）隨機脈沖序列功率譜包括兩部分：連續(xù)譜）隨機脈沖序列功率譜包括兩部分：連續(xù)譜和離散譜。和離散譜。 意義：意義：連續(xù)譜連續(xù)譜確定帶寬；離散譜確定帶寬；離散譜有無所需頻有無所需頻率成分率成分。例：單極性例：單極性RZ脈沖串。脈沖串。（3）連續(xù)譜始終存在連續(xù)譜始終存在g1(t) g2(t)；離散譜不一定存在；離散譜不一定存在，例：雙極性、例：雙極性、等概；等概；（4）上述公式并未約束）上述公式并未約束g1(t) 、 g2(t)波形。有、無某個波形；、升余弦；波形。有、無某個波形；、升余弦；可以不是基帶波形，而是可以不是基帶波形，而是數(shù)字調(diào)制波形數(shù)字調(diào)制波形。-

21、上述分析方法同樣可確定調(diào)上述分析方法同樣可確定調(diào)制波形的功率譜密度。制波形的功率譜密度。（5.2-19）第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2930下面：下面： 以矩形脈沖構(gòu)成的基帶信號為例，通過幾個有代表性的以矩形脈沖構(gòu)成的基帶信號為例，通過幾個有代表性的特特例例對對式（式（5.2-19）的的應(yīng)用及意義應(yīng)用及意義做進一步的說明。做進一步的說明。 每一特例所得結(jié)果對后續(xù)問題的研究均具有直接的參考價每一特例所得結(jié)果對后續(xù)問題的研究均具有直接的參考價值。值。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2931p103 p103 特例特例5

22、.15.1 求單極性求單極性NRZ信號的功率譜，假定信號的功率譜，假定P=1/2。解解 對于單極性對于單極性NRZ信號，有信號，有0)(1tg)()(2tgtg這里，這里， g(t)為高度為為高度為1、寬度為、寬度為Tb的全占空矩形脈沖。的全占空矩形脈沖。12( )0( )( )Sa(/2)Sa()bbbbGfGfG fTTTfT則則第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-293212( )0( )( )Sa(/2)Sa()bbbbGfGfG fTTTfT2,0()Sa()Sa()0 ,0bbbbbbTmG mfTmf TTmm211( )Sa ()( )44sb

23、bPTfTf代入式代入式（5.2-19）并考慮到并考慮到P=1/2 ，得單極性，得單極性NRZ信號功率譜密信號功率譜密度為度為 212212( )(1)( )( )()(1)()()sbbbbbmPf PP G fG ffPG mfP G mffmf第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2933bTB1討論：討論：（1）單極性）單極性NRZ信號的功率譜只有信號的功率譜只有連續(xù)譜連續(xù)譜和和直流直流分量。分量。 （2）由離散譜僅含直流分量可知，單極性）由離散譜僅含直流分量可知，單極性NRZ信號的功率譜信號的功率譜不含可用于提取同步信息的不含可用于提取同步信息的 fb

24、 分量分量。（3）由連續(xù)分量可方便求出單極性）由連續(xù)分量可方便求出單極性NRZ信號的功率譜的信號的功率譜的帶寬帶寬近似為（近似為（Sa函數(shù)第一零點）：函數(shù)第一零點）：（4）P1/2時，上述結(jié)論依然成立。時，上述結(jié)論依然成立。 Why？211( )Sa ()( )44sbbPTfTf第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2934特例特例5.25.2 求雙極性求雙極性NRZ信號的功率譜，假定信號的功率譜，假定P=1/2。解解 對于雙極性對于雙極性NRZ信號，有信號，有則則)()()(21tgtgtg12( )( )( )Sa(/2)Sa()bbbbGfGfG fTT

25、TfT 代入式代入式（5.2-19）并考慮到并考慮到P=1/2 ，得雙極性，得雙極性NRZ信號的功率信號的功率譜密度為譜密度為2()Sa ()sbbPTfT212212( )(1)( )( )()(1)()()sbbbbbmPf PP G fG ffPG mfP G mffmf第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2935bTB1討論：討論： （1）雙極性）雙極性NRZ信號的功率譜信號的功率譜只有連續(xù)譜只有連續(xù)譜，不含任何離，不含任何離散分量。特別是散分量。特別是不含可用于提取同步信息的不含可用于提取同步信息的 fb 分量分量。 （2）雙極性）雙極性NRZ信號的

26、功率譜的帶寬同于單極性信號的功率譜的帶寬同于單極性NRZ信信號，為號，為 ：（3）P1/2時，雙極性時，雙極性NRZ信號的功率譜將含有直流分量，信號的功率譜將含有直流分量，其特點與單極性其特點與單極性NRZ信號的功率譜相似。信號的功率譜相似。Why？2()Sa ()sbbPTfT第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2936 p104 特例特例5.35.3 求單極性求單極性RZ信號的功率譜，假定信號的功率譜，假定P=1/2。 解解 對于單極性對于單極性RZ信號，有信號，有0)(1tg)()(2tgtg這里，這里， g(t)為高度為為高度為1、寬度為、寬度為 的的

27、矩矩形脈沖，占空比為：形脈沖，占空比為：則則1/bT（一般（一般Tb/為整數(shù)）為整數(shù)）21( )( )Sa( )/2)S)0a(GfGGfff 2()Sa()bbGmfmf第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2937代入式代入式（5.2-19）并考慮到并考慮到P=1/2 ，得單極性，得單極性RZ信號功率譜密信號功率譜密度為度為 21( )( )Sa( )/2)S)0a(GfGGfff 2()Sa()bbGmfmf222222211( )( )()()4411Sa ()Sa () ()44SbbbbbbbbmPf G ff G mffmffffmffmf 212

28、212( )(1)( )( )()(1)()()SbbbbbmPf PP G fG ffPG mfP G mffmf第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2938討論：討論： （1）單極性）單極性RZ信號的功率譜不但信號的功率譜不但有連續(xù)譜有連續(xù)譜，而且在，而且在等等處還處還存在離散譜存在離散譜。 （2）由離散譜可知，單極性）由離散譜可知，單極性RZ信號的功率譜信號的功率譜含可用于提取含可用于提取同步信息的分量同步信息的分量。 （3）由連續(xù)譜可求出單極性）由連續(xù)譜可求出單極性RZ信號的功率譜的帶寬近似為：信號的功率譜的帶寬近似為：（4）P1/2時，上述結(jié)論依然成

29、立。時，上述結(jié)論依然成立。2222211( )Sa ()Sa () ()44SbbbbmPfffmffmf 1B較之單極性較之單極性NRZ信號變寬信號變寬。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2939特例特例5.45.4 求雙極性求雙極性RZ信號的功率譜，假定信號的功率譜，假定P=1/2。解解 對于雙極性對于雙極性RZ信號，有信號，有則則)()()(21tgtgtg12( )( )( )Sa(/2)Sa()GfGfG ff 代入式代入式（6.1-26）并考慮到并考慮到P=1/2 ，得雙極性，得雙極性RZ信號功率譜密信號功率譜密度為度為212212( )(1)(

30、 )( )()(1)()()xbbbbbmPf PP G fG ffPG mfP G mffmf22( )Sa ()sbPff 第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2940討論：討論： （1）雙極性）雙極性RZ信號的功率譜信號的功率譜只有連續(xù)譜只有連續(xù)譜，不含任何離散分，不含任何離散分量。特別是量。特別是不含可用于提取同步信息的不含可用于提取同步信息的 fb 分量分量。 （2）雙極性）雙極性NRZ信號的功率譜的帶寬同于單極性信號的功率譜的帶寬同于單極性RZ信號，信號，為為 ： （3）P1/2時，雙極性時，雙極性RZ信號的功率譜將含有離散分量，信號的功率譜將含有

31、離散分量，其特點與單極性其特點與單極性RZ信號的功率譜相似。信號的功率譜相似。22( )Sa ()sbPff 1B第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29415.3 5.3 基帶傳輸系統(tǒng)的脈沖傳輸與碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的脈沖傳輸與碼間串?dāng)_p105p1055.3.1 5.3.1 數(shù)字基帶系統(tǒng)的工作原理數(shù)字基帶系統(tǒng)的工作原理模型：模型：第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2942工作原理：工作原理：問題：問題：誤碼原因？誤碼原因？第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29435.3.2 5.3.2

32、基帶傳輸系統(tǒng)的碼間串?dāng)_基帶傳輸系統(tǒng)的碼間串?dāng)_ 1、產(chǎn)生誤碼的原因、產(chǎn)生誤碼的原因-定性分析定性分析誤碼原因有兩種：誤碼原因有兩種： 信道加性噪聲信道加性噪聲 碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_原因：碼間串?dāng)_原因：系統(tǒng)傳輸總特性不理想，導(dǎo)致前后碼元的波系統(tǒng)傳輸總特性不理想，導(dǎo)致前后碼元的波形畸變并使前面波形出現(xiàn)很長的拖尾，從而對當(dāng)前碼元的判形畸變并使前面波形出現(xiàn)很長的拖尾，從而對當(dāng)前碼元的判決造成干擾。決造成干擾。碼間串?dāng)_嚴重時，會造成錯誤判決：碼間串?dāng)_嚴重時，會造成錯誤判決：第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29442 2、產(chǎn)生誤碼的原因、產(chǎn)生誤碼的原因-定量分析定量

33、分析數(shù)字基帶信號傳輸數(shù)字基帶信號傳輸?shù)牡臄?shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型：)()()()(RTGCGH關(guān)鍵：關(guān)鍵：識別點識別點y(t)的信號質(zhì)量。的信號質(zhì)量。信號：信號：發(fā)送濾波器至接收濾波器總的傳輸特性為：發(fā)送濾波器至接收濾波器總的傳輸特性為：噪聲：噪聲：傳輸特性僅為：傳輸特性僅為：()RG第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2945為方便起見，假定輸入基帶信號的基本脈沖為單位沖激。為方便起見，假定輸入基帶信號的基本脈沖為單位沖激。輸入信號：輸入信號： )()()()(RTGCGH識別點波形：識別點波形：( )( )* ( )( )()( )RkbRky td th tnt

34、a h tkTntak-ak的第的第k個碼元個碼元（0/1；+1/-1）kbkkTtatd)()(第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2946jkbRbkjtjTntTkjhatha)()()(000 為了判定第為了判定第j個碼元個碼元aj的值，應(yīng)在的值，應(yīng)在 瞬間對瞬間對y(t)抽樣。抽樣。這里這里t0是可能的時偏，通常由信道特性和接收濾波器決定。是可能的時偏，通常由信道特性和接收濾波器決定。抽樣值：抽樣值：0btjTt 第一項第一項是確定信息是確定信息aj的的依據(jù)依據(jù)；第二項：第二項：aj之外其他碼元在抽樣時刻的之外其他碼元在抽樣時刻的“貢獻貢獻”，對當(dāng)前

35、碼元，對當(dāng)前碼元aj的的判決起著干擾的作用，稱之為判決起著干擾的作用，稱之為碼間串?dāng)_值（隨機）碼間串?dāng)_值（隨機）；第三項：第三項：輸出噪聲在抽樣瞬間的值，顯然是一個輸出噪聲在抽樣瞬間的值，顯然是一個隨機干擾隨機干擾。 ( )( )* ( )( )()( )RkbRky td th tnta h tkTntkbRbkkbRbbkbtjTntTkjhatjTnkTtjThatjTy)()()()()(00000（5.3-5）第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2947判決判決：（設(shè)門限為設(shè)門限為v0）000010bbr jTtvr jTtv（）“”（）“ ”判決正

36、確與否判決正確與否，受：碼干、噪聲影響。而碼干需靠良好的傳，受：碼干、噪聲影響。而碼干需靠良好的傳輸特性來消除。輸特性來消除。0000( )()( )()()jbjkbRbkjr tr jTta h ta hjk TtnjTt第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2948便可消除碼間串?dāng)_。便可消除碼間串?dāng)_。分析：分析：碼干的大小取決于碼干的大小取決于ak和系統(tǒng)相應(yīng)和系統(tǒng)相應(yīng)h(t)在抽樣時刻上的取值。在抽樣時刻上的取值。 ak ak是隨機的，要想通過各項相互抵消使碼間串?dāng)_為是隨機的，要想通過各項相互抵消使碼間串?dāng)_為0是不行的；是不行的； h(t)可以對可以對h(

37、t)的波形提出要求【僅依賴于基帶傳輸系的波形提出要求【僅依賴于基帶傳輸系統(tǒng)總特性統(tǒng)總特性H() 】?！俊＝Y(jié)論：結(jié)論：研究基帶傳輸特性研究基帶傳輸特性H()對碼干的影響是十分有意義的。對碼干的影響是十分有意義的。 0()0jbkja hjk Tt（5.3-5）5.3.3 5.3.3 碼間串?dāng)_的消除碼間串?dāng)_的消除從式（從式（5.3-5）可知，只要）可知，只要0000( )()( )()()jbjkbRbkjr tr jTta h ta hjk TtnjTt第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29490000()( )()()bjkbRbkjr jTta h ta

38、hjk TtnjTt消除碼間串?dāng)_的基本思想：消除碼間串?dāng)_的基本思想：合理構(gòu)建合理構(gòu)建H()，使得系統(tǒng)沖激響應(yīng)，使得系統(tǒng)沖激響應(yīng)h(t) 在在Tb+ t0、2Tb+t0等后面等后面碼元抽樣判決時刻上正好為碼元抽樣判決時刻上正好為0，就能消除碼間串?dāng)_，如圖，就能消除碼間串?dāng)_，如圖（b）。此即）。此即理想理想實際實際此外：此外：還要求還要求h(t)尾巴衰減要快，尾巴衰減要快，即尾巴不要拖得太長。以免即尾巴不要拖得太長。以免當(dāng)定當(dāng)定時不準時，任一個碼元對其后若干碼元產(chǎn)生串?dāng)_。時不準時，任一個碼元對其后若干碼元產(chǎn)生串?dāng)_。 kjkjtTkjhb0)( 1)(0或常數(shù)（5.4-1）第第5 5章章 數(shù)字基帶傳

39、輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2950后續(xù)分析思路后續(xù)分析思路-將碼干和噪聲分開考慮：將碼干和噪聲分開考慮： n(t)=0（無噪聲）（無噪聲）設(shè)計設(shè)計H()分析碼干分析碼干 無碼干無碼干 分析分析Pe 第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2951 5.4 5.4 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng)無碼間串?dāng)_的基帶傳輸系統(tǒng)5.4.1 5.4.1 無碼間串?dāng)_的時域條件無碼間串?dāng)_的時域條件結(jié)論：結(jié)論：若對若對h(t)在時刻在時刻kTb抽樣，則無碼間串?dāng)_的時域條件為抽樣，則無碼間串?dāng)_的時域條件為（5.4.2）即，即，h(t)的值除在的值除在t=0時不為時不為0外，

40、在其它所有抽樣點上均為外，在其它所有抽樣點上均為0。(0) 10( )()0bbhkh th kTt kTk（或常數(shù)），為其它整數(shù)第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2952證明：證明：式（式（5.4.1）所給出的無碼間串?dāng)_條件是針對第所給出的無碼間串?dāng)_條件是針對第j個碼元個碼元在在t=jTb+t0時刻進行抽樣判決得來的。時刻進行抽樣判決得來的。t0是一個時延常數(shù)。為是一個時延常數(shù)。為了分析簡便起見，假設(shè)了分析簡便起見，假設(shè)t0=0，這樣無碼間串?dāng)_的條件變?yōu)?，這樣無碼間串?dāng)_的條件變?yōu)椋?.4.2）此即此即式（式（ 5.4.2 ）所給結(jié)論。證畢。所給結(jié)論。證畢。

41、問：問：如何理解如何理解式式（ 5.4.2 ） ？典型例子？典型例子？（5.4.1）kjkjtTkjhb0)( 1)(0或常數(shù)1()0bjkhjk Tjk或常數(shù)）,，令，令， 得得kjk1()0()00bkh k Tk或常數(shù) ，(0) 10()0bhkh kTk（或常數(shù)），為其他整數(shù)或或第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2953（5.4.2）(0) 10()0bhkh kTk（或常數(shù)），為其他整數(shù)( )Sa(/)bh tt T能滿足無碼間串?dāng)_時域條件的能滿足無碼間串?dāng)_時域條件的h(t)是可以找到的，而且很多。是可以找到的，而且很多。例：例：抽樣函數(shù)就是典型。

42、抽樣函數(shù)就是典型。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2954由由(21)/(21)/1()( )d2bbbiTj kTbiiTh kTHeb1()( )d2bj kTh kTHedeHthtj)(21)(5.4.2 5.4.2 無碼間串?dāng)_的頻域條件無碼間串?dāng)_的頻域條件有有按角頻率按角頻率2/Tb等間隔等間隔分割積分區(qū)間分割積分區(qū)間, ,得得做變量代換：做變量代換：2/, dd ,2/bbi Ti T則有則有/2/12()()d2bbbTjkTjibkbibTih kTHeeTT ，分段積分求和分段積分求和第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原

43、理2022-5-2955于是于是當(dāng)當(dāng)k=0=0，且考慮到無碼干的時域條件，且考慮到無碼干的時域條件（5.4.2）時時/2/12()()d212()d2,bbbbbbTjkTjikbibbTTj kTibbTih kTHeeTTiHeTT ，/12()()d(021(21d)bbbbTbibbTTeqbTih kTHTTThH ，2( )(),eqbibbiHHTTT此處，此處，只需只需（5.4.4）1()0()00bkh kTk或常數(shù)此即無碼間串?dāng)_的頻域條件此即無碼間串?dāng)_的頻域條件-奈奎斯特第一準則奈奎斯特第一準則。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2956

44、討論式討論式（5.4.4）： 的物理意義：的物理意義：把把H( )在在 軸上以軸上以2 /Tb為為間隔切開，分段沿間隔切開，分段沿 軸平移到軸平移到(- /Tb, /Tb)區(qū)間疊加求和區(qū)間疊加求和-簡簡稱為稱為“切段疊加切段疊加”。顯然，它僅存在于。顯然，它僅存在于| /Tb內(nèi)，具有低通內(nèi)，具有低通特性。特性。 P110 奈奎斯特第一準則的物理意義：奈奎斯特第一準則的物理意義：一個實際的一個實際的H( )特特性性,若能若能切段相加切段相加等效成一個等效成一個理想低通濾波器理想低通濾波器Heq( )等效等效低通低通 ，則可實現(xiàn)無碼間串?dāng)_。，則可實現(xiàn)無碼間串?dāng)_。 （5.4.4）2( )(),eqb

45、ibbiHHTTT2(),ibbiHTT第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2957顯見，其顯見，其滿足系統(tǒng)無碼間串?dāng)_的頻域條件，是滿足系統(tǒng)無碼間串?dāng)_的頻域條件，是僅有僅有i=0項項的特的特例。例。從時域更易理解，此時系統(tǒng)沖激響應(yīng)從時域更易理解，此時系統(tǒng)沖激響應(yīng)()( )( )0,bbeqTTHH或常數(shù) ，其他( ) Sabh ttT（5.4-5）5.4.3 5.4.3 理想基帶傳輸系統(tǒng)理想基帶傳輸系統(tǒng)理想基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸特性具有理想低通特性，為理想基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸特性具有理想低通特性，為（5.4-6）第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原

46、理2022-5-2958例：例：用一系列沖激信號用一系列沖激信號d(t)（ 110）來通過該理想來通過該理想LPF，則，則LPF的輸出的輸出gR(t)形成一系列抽樣函數(shù)波形。形成一系列抽樣函數(shù)波形。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)速度為當(dāng)輸入數(shù)據(jù)速度為1/Tb時，則抽樣函數(shù)的最大幅度均相隔時，則抽樣函數(shù)的最大幅度均相隔Tb，且它們正好位于相鄰抽樣函數(shù)的各，且它們正好位于相鄰抽樣函數(shù)的各0點處。顯然，點處。顯然，此此時在抽樣時刻上不存在碼間干擾，且可獲得最高傳碼率時在抽樣時刻上不存在碼間干擾，且可獲得最高傳碼率。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2959頻帶利用率頻帶利用率：2Hz

47、BRB波特/性能指標性能指標極限指標：極限指標：HbT12bBT截止頻率為截止頻率為 (弧度弧度)（或（或 (Hz)）的理想基帶傳輸系統(tǒng)中的理想基帶傳輸系統(tǒng)中:12()BbRBT波特 Tb-為系統(tǒng)無碼間串?dāng)_傳輸最小碼元間隔，稱為為系統(tǒng)無碼間串?dāng)_傳輸最小碼元間隔，稱為奈奎奈奎斯特間隔。斯特間隔。 -為系統(tǒng)最大無碼間串?dāng)_傳輸速率，為系統(tǒng)最大無碼間串?dāng)_傳輸速率，稱為稱為奈奎斯特速率。奈奎斯特速率。 B=1/2Tb-為系統(tǒng)傳輸速率為為系統(tǒng)傳輸速率為1/Tb時的最小帶寬，稱為時的最小帶寬，稱為奈奈奎斯特帶寬。奎斯特帶寬。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2960上述討

48、論，可推廣到更為一般的情況，并上述討論，可推廣到更為一般的情況，并得出以下得出以下結(jié)論結(jié)論：p111例例5.5 求圖示理想低通傳輸系統(tǒng)的最大無碼間串?dāng)_傳輸速求圖示理想低通傳輸系統(tǒng)的最大無碼間串?dāng)_傳輸速率。率。圖5-17 例5.5圖( )H f0f1解解:該理想低通系統(tǒng)截止頻率為該理想低通系統(tǒng)截止頻率為（Hz），），即即2（弧度，以（弧度，以為橫軸），由作圖法為橫軸），由作圖法可知，其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為可知，其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為2（波特）。（波特）。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2961問：問：1）若超出）若超出1/Tb的傳碼率，能否消除碼干？

49、的傳碼率，能否消除碼干？ 2）可否隔多個）可否隔多個Tb傳輸而無碼干呢？傳輸而無碼干呢？問題：問題：1）理想特性難以實現(xiàn)；）理想特性難以實現(xiàn)；2）因）因Sa函數(shù)尾部收斂慢（衰減慢）正比于函數(shù)尾部收斂慢（衰減慢）正比于1/t，對定時，對定時要求高。要求高。奈奎斯特定理：奈奎斯特定理：當(dāng)基帶傳輸系統(tǒng)具有理想當(dāng)基帶傳輸系統(tǒng)具有理想LPF特性時，以其截特性時，以其截止頻率兩倍的速率傳輸數(shù)字信號，便能消除碼間串?dāng)_。止頻率兩倍的速率傳輸數(shù)字信號，便能消除碼間串?dāng)_。sin( ) SabbbtTh ttTtT第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-29625.4.4 5.4.4

50、實用的無碼間串?dāng)_基帶傳輸特性實用的無碼間串?dāng)_基帶傳輸特性理想低通理想低通h(t)尾巴衰減慢的原因：系統(tǒng)的頻率特性截止過于陡尾巴衰減慢的原因：系統(tǒng)的頻率特性截止過于陡峭。由此引發(fā)新的峭。由此引發(fā)新的-構(gòu)造思想：構(gòu)造思想：對理想低通對理想低通H0()按按H1()的特性進行的特性進行“圓滑圓滑”構(gòu)造構(gòu)造H()，即，即)()()(10HHH圖圖5-18 5-18 滾降特性的構(gòu)成滾降特性的構(gòu)成)(H顯見：顯見：根據(jù)無碼干頻域條件，只要根據(jù)無碼干頻域條件，只要H1()對于對于fN具有奇對稱的幅度特具有奇對稱的幅度特性性，則，則H()即無碼間串?dāng)_。即無碼間串?dāng)_。fN為的奈奎斯特帶寬，相應(yīng)的奈奎斯特為的奈奎斯

51、特帶寬，相應(yīng)的奈奎斯特速率為速率為2fN。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2963圖圖5-18 5-18 滾降特性的構(gòu)成滾降特性的構(gòu)成)(H顯見：顯見：根據(jù)無碼干頻域條件，只要根據(jù)無碼干頻域條件，只要H1()對于對于fN具有奇對稱的幅度特具有奇對稱的幅度特性性，則，則H()即無碼間串?dāng)_。即無碼間串?dāng)_。fN為的奈奎斯特帶寬，相應(yīng)的奈奎斯特為的奈奎斯特帶寬，相應(yīng)的奈奎斯特速率為速率為2fN。進一步說明：進一步說明：222( )()()( )(),0,eqibbbbbbiHHHHHTTTTTT思路：思路：基帶信號的帶寬通常定義在區(qū)間（基帶信號的帶寬通常定義在區(qū)間

52、（-2/Tb，2/Tb）上，此時只要上，此時只要?bT 第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2964)(H H1()對于對于fN具有奇對稱的幅度特性具有奇對稱的幅度特性-可等效地表述為：可等效地表述為：H()關(guān)關(guān)于于fN（Hz）呈）呈“互補對稱互補對稱”。上述的。上述的“圓滑圓滑”，通常被稱為，通常被稱為“滾降滾降”。 fN為為互補對稱點，互補對稱點，亦即亦即奈奎斯特帶寬奈奎斯特帶寬-Heq()的截止頻的截止頻率。率。定義定義：Nff（5.4-8）為為滾降系數(shù)滾降系數(shù)，用于描述滾降程度。，用于描述滾降程度。10(1)NNBfff22(1)1NBNfRBf顯然，

53、顯然， 。越大，越大，h(t)的拖尾衰減越快，但同時滾降使的拖尾衰減越快，但同時滾降使帶寬增大為帶寬增大為系統(tǒng)頻帶利用率降低為系統(tǒng)頻帶利用率降低為 P112（5.4-9）第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2965 滿足互補對稱滾降特性的滿足互補對稱滾降特性的H()很多，可根據(jù)實際需要進行很多，可根據(jù)實際需要進行選擇，以構(gòu)成不同的實際系統(tǒng)。常見的有直線滾降、三角形選擇，以構(gòu)成不同的實際系統(tǒng)。常見的有直線滾降、三角形滾降、滾降、升余弦滾降升余弦滾降等。等。 下面以用的最多的余弦滾降特性為例作進一步的討論。下面以用的最多的余弦滾降特性為例作進一步的討論。第第5 5

54、章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2966余弦滾降余弦滾降 =0-理想低通；理想低通； =1-升余弦特性升余弦特性( (常用常用) )。 （1 1）升余弦特性）升余弦特性: :（5.4.10）（5.4.11）沖激響應(yīng)沖激響應(yīng)傳輸特性傳輸特性21cos22( )0bbbTTTH，其他2sin(/)cos(/)( )/1(2 /)bbbbt Tt Th tt Tt T僅畫出正僅畫出正頻率部分頻率部分第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2967指標：指標： 實際占用帶寬：實際占用帶寬：無碼干最小碼元間隔：無碼干最小碼元間隔：無碼干最大碼元速

55、率：無碼干最大碼元速率： 頻帶利用率：頻帶利用率：2Hz1min212maxminmax1/ HzNNNBfTbfRfBTbRBB（）（s）（波特）（波特）XXXX第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2968討論：討論： （1）升余弦特性所形成的波形）升余弦特性所形成的波形h(t)，除抽樣點，除抽樣點t=0 時不為時不為0外，其余所有抽樣點上均為外，其余所有抽樣點上均為0值。值。 （2）且在兩樣點之間還有一個）且在兩樣點之間還有一個0點；點； （3）尾部收斂快（）尾部收斂快（正比于正比于1/t3 ）；）； （4）易實現(xiàn)；）易實現(xiàn)； （5）代價：）代價：=1。2

56、sin(/)cos(/)( )/1 (2 /)bbbbt Tt Th tt Tt T第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2969（2 2）一般情況下）一般情況下 余弦滾降余弦滾降 相應(yīng)的相應(yīng)的h(t)為為傳輸函數(shù)傳輸函數(shù):(1)(1)(1)( )1sin22(1)0bbbbbbbbTTTTHTTTT ，2sin(/)cos(/)( )/1(2/)bbbbt Tt Th tt Tt T第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2970/Nff(1)NNBfff22B/Hz(1)(1)NBNfRBf討論：討論： 滾降系數(shù)滾降系數(shù) （01

57、）越大，越大，h(t)的拖尾衰減越快；的拖尾衰減越快； 滾降使?jié)L降使帶寬帶寬增大為：增大為： 余弦滾降系統(tǒng)的余弦滾降系統(tǒng)的最高頻帶利用率最高頻帶利用率為：為：1 2（不超過理想（不超過理想LPF）。）。第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2971作圖法作圖法的一般描述的一般描述：當(dāng)實際傳輸系統(tǒng)相應(yīng)的等效理想低通：當(dāng)實際傳輸系統(tǒng)相應(yīng)的等效理想低通的截止頻率（即互補對稱點頻率）為的截止頻率（即互補對稱點頻率）為* 弧度，以弧度，以為橫軸）為橫軸）時，則時，則 * 即為系統(tǒng)的最大無碼間串?dāng)_傳輸速率?；颍寒?dāng)理即為系統(tǒng)的最大無碼間串?dāng)_傳輸速率?；颍寒?dāng)理想低通系統(tǒng)的截止頻

58、率為想低通系統(tǒng)的截止頻率為/ * （弧度，以（弧度，以為橫軸）時，為橫軸）時，則則 *即為系統(tǒng)的最小無碼間串?dāng)_碼元間隔。即為系統(tǒng)的最小無碼間串?dāng)_碼元間隔。作圖法作圖法應(yīng)用的關(guān)鍵：找出互補對稱點！應(yīng)用的關(guān)鍵：找出互補對稱點！第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2972p113 例例5.6 設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)的頻率特性如圖所示，若要求以設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)的頻率特性如圖所示，若要求以R1=2/T速率進行數(shù)據(jù)傳輸，試分析圖中各系統(tǒng)否滿足無碼間串?dāng)_條件。速率進行數(shù)據(jù)傳輸，試分析圖中各系統(tǒng)否滿足無碼間串?dāng)_條件。解解 （1）Ha()為理想低通，其為理想低通，其互補對稱點頻率互補對稱

59、點頻率亦即亦即截止頻率截止頻率為為 ，依，依“作圖法作圖法”知其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為知其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為 。 因為因為 ，故此系統(tǒng)有碼間串?dāng)_。，故此系統(tǒng)有碼間串?dāng)_。 （2）Hb()也為理想低通，其截止頻率為也為理想低通，其截止頻率為 ，依，依“作圖法作圖法”知其知其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為 。雖然。雖然 ，但因，但因 ，不，不為整數(shù)，故此系統(tǒng)也有碼間串?dāng)_。為整數(shù)，故此系統(tǒng)也有碼間串?dāng)_。1T12BaRRT3T3BbRT1BbRR1/1.5BbRR 1BaRT第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2973解解 （3）Hc()的互補

60、對稱點頻率為的互補對稱點頻率為 ，依，依“作圖法作圖法”知其最大無碼知其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為間串?dāng)_傳輸速率為 。因為。因為 ，故此系統(tǒng)無碼間串?dāng)_。，故此系統(tǒng)無碼間串?dāng)_。 （4）Hd()為升余弦滾降傳輸系統(tǒng)，其互補對稱點頻率為為升余弦滾降傳輸系統(tǒng)，其互補對稱點頻率為 ，依依“作圖法作圖法”知其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為知其最大無碼間串?dāng)_傳輸速率為 。因為。因為 ，故此系統(tǒng)有碼間串?dāng)_。，故此系統(tǒng)有碼間串?dāng)_。1T2T2BcRT1BcRR1BdRT1BdRR第第5 5章章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信原理2022-5-2974 碼間串?dāng)_和噪聲是影響接收端正確判決，從而造成誤碼的碼間串?dāng)_和噪聲