哈工程考研通信原理課件

1、第四章第四章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 數(shù)字基帶信號的碼型數(shù)字基帶信號的碼型 數(shù)字基帶信號的頻譜特性數(shù)字基帶信號的頻譜特性 數(shù)字基帶傳輸中的碼間干擾數(shù)字基帶傳輸中的碼間干擾 無碼間干擾的基帶傳輸特性無碼間干擾的基帶傳輸特性無碼間干擾的基帶系統(tǒng)無碼間干擾的基帶系統(tǒng) 抗噪聲性能抗噪聲性能 眼圖眼圖 均衡均衡 小結(jié)小結(jié) 4.1 4.1 數(shù)字基帶信號的碼型數(shù)字基帶信號的碼型 數(shù)字基帶信號碼型的設(shè)計原則 對于傳輸頻帶低端受限的信道，一般來講線路傳輸碼型的對于傳輸頻帶低端受限的信道，一般來講線路傳輸碼型的頻譜中應(yīng)不含直流分量。頻譜中應(yīng)不含直流分量。 碼型變換碼型變換(或叫碼型編譯碼或叫碼型編譯碼)過

2、程應(yīng)對任何信源具有透明性，過程應(yīng)對任何信源具有透明性，即與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)。即與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)。 便于從基帶信號中提取定時信息。包括位定時信息和分組便于從基帶信號中提取定時信息。包括位定時信息和分組同步信息。同步信息。 便于實時監(jiān)測傳輸系統(tǒng)信號傳輸質(zhì)量，即應(yīng)能檢測出基帶便于實時監(jiān)測傳輸系統(tǒng)信號傳輸質(zhì)量，即應(yīng)能檢測出基帶信號碼流中錯誤的信號狀態(tài)。信號碼流中錯誤的信號狀態(tài)。 盡量減少基帶信號頻譜中的高頻分量。這樣可以節(jié)省傳輸盡量減少基帶信號頻譜中的高頻分量。這樣可以節(jié)省傳輸頻帶，提高信道的頻譜利用率，還可以減小串?dāng)_。頻帶，提高信道的頻譜利用率，還可以減小串?dāng)_。 編譯碼設(shè)備應(yīng)盡量簡單。編譯碼設(shè)

3、備應(yīng)盡量簡單。1 1、單極性非歸零碼、單極性非歸零碼 在二元碼中用高電平在二元碼中用高電平a和低電平和低電平(常為零電平常為零電平)分別表示分別表示二進(jìn)制信息二進(jìn)制信息“1”和和“0”，在整個碼元期間電平保持不，在整個碼元期間電平保持不變，單極性非歸零碼常記作變，單極性非歸零碼常記作nrz。 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 2 2、雙極性非歸零碼、雙極性非歸零碼 在二元碼中用正電平和負(fù)電平分別表示在二元碼中用正電平和負(fù)電平分別表示“1”和和“0”。整個碼元期間電平保持不變，而在這種碼型中不存在整個碼元期間電平保持不變，而在這種碼型中不存在零電平。零電平。 1 1 1 0 1

4、 0 0 1 0 0 0 1 1 a 0 a-a一一. . 二元碼二元碼3 3、單極性歸零碼、單極性歸零碼 發(fā)送發(fā)送“l(fā) l”時，在整個碼元期間高電平只持續(xù)一段時間，時，在整個碼元期間高電平只持續(xù)一段時間，在碼元的其余時間內(nèi)則返回到零電平。常記作在碼元的其余時間內(nèi)則返回到零電平。常記作rz(l)。 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 14 4、差分碼、差分碼 在差分碼中，在差分碼中，“1”、“0”分別用電平跳變或不變來表示。分別用電平跳變或不變來表示。若用電平跳變來表示若用電平跳變來表示“1”，則稱為傳號差分碼，則稱為傳號差分碼 ，記作，記作nrz(m)。若用電平跳變來表示。若用電

5、平跳變來表示“0”，則稱為空號差分碼，則稱為空號差分碼，記作記作nrz(s)。 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 a 0 a 0nrz(m)5 5、數(shù)字雙相碼、數(shù)字雙相碼 數(shù)字雙相碼又稱為分相碼或曼徹斯特碼。它用一個周期的方波數(shù)字雙相碼又稱為分相碼或曼徹斯特碼。它用一個周期的方波 表示表示“1”，而用它的反相波形表示，而用它的反相波形表示“0”。 例如：例如： 010111001100110100110代碼：雙相碼：+a 0-a 6 6傳號反轉(zhuǎn)碼傳號反轉(zhuǎn)碼 傳號反轉(zhuǎn)編碼傳號反轉(zhuǎn)編碼(cmi碼碼)與數(shù)字雙相碼類似，也是一種二電平非歸零碼。與數(shù)字雙相碼類似，也是一種二電平非歸零碼

6、。編碼規(guī)則為：編碼規(guī)則為：“l(fā)”l”用交替的用交替的“0 0”0 0”和和“1 1”1 1”兩位碼組表示，而兩位碼組表示，而“0”0”則固定地用則固定地用“0 1”0 1”表示表示。 1 1 0 1 0 0 1 0+a 0-a+a 0-a(a)(b)(c)1 1 0 10 0 1 0+a 0-a7 7密勒碼密勒碼 密勒碼又稱延遲調(diào)制，它是數(shù)字雙相碼的一種變型。在密勒碼中，密勒碼又稱延遲調(diào)制，它是數(shù)字雙相碼的一種變型。在密勒碼中，“1”用碼元周期中點處出現(xiàn)跳變來表示，而對于用碼元周期中點處出現(xiàn)跳變來表示，而對于“0”則有兩種情況：則有兩種情況：當(dāng)出現(xiàn)單個當(dāng)出現(xiàn)單個“0”時，在碼元周期內(nèi)不出現(xiàn)跳變

7、；但若遇到連時，在碼元周期內(nèi)不出現(xiàn)跳變；但若遇到連“0”時，時，則在前一個則在前一個“0”結(jié)束結(jié)束(也就是后一個也就是后一個“0”開始開始)時出現(xiàn)電平跳變。時出現(xiàn)電平跳變。 1 1 0 1 0 0 1+ a 0- a+ a 0- a( a )( b )( c )1 1 0 10 0 1 0+ a 0- a 三元碼幅度取值有三個：+1、0、-1。三元碼種類很多，被廣泛地用作脈沖編碼調(diào)制的線路傳輸碼型。1 1、雙極性歸零碼、雙極性歸零碼 它是雙極性不歸零碼的歸零形式，如下圖。此時對應(yīng)每一符號都有零電位的間隙產(chǎn)生，即相鄰脈沖之間必定留有零電位的間隔。 1 0 1 0 0 1 1 0二二. . 三元碼

8、三元碼+e-e ami ami碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼“0”(0”(空號空號) )和和“1” (1” (傳號傳號) )按如下規(guī)則進(jìn)行編碼的碼：代碼的按如下規(guī)則進(jìn)行編碼的碼：代碼的0 0仍變換為傳輸碼的仍變換為傳輸碼的0 0，而把代碼中的，而把代碼中的1 1交替地變換為傳輸碼的交替地變換為傳輸碼的+1+1、-1-1、+1+1、-1-1、。例如：。例如： 消息代碼：消息代碼： 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1.1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1. amiami碼：碼： +1 0 0 -1 +1 0 0 0 -1 +1

9、 -1.+1 0 0 -1 +1 0 0 0 -1 +1 -1. 由于由于amiami碼的傳號交替反轉(zhuǎn)，故由它決定的基帶信號將出現(xiàn)正負(fù)脈碼的傳號交替反轉(zhuǎn)，故由它決定的基帶信號將出現(xiàn)正負(fù)脈沖交替，而沖交替，而0 0電位保持不變的規(guī)律。由此看出，這種基帶信號無直流成電位保持不變的規(guī)律。由此看出，這種基帶信號無直流成分，且只有很小的低頻成分，因而它特別適宜在不允許這些成分通過分，且只有很小的低頻成分，因而它特別適宜在不允許這些成分通過的信道中傳輸。但是，的信道中傳輸。但是，amiami碼有一個重要缺點，即當(dāng)它用來獲取定時信碼有一個重要缺點，即當(dāng)它用來獲取定時信息時，由于它可能出現(xiàn)長的連的連息時，由于

10、它可能出現(xiàn)長的連的連0 0串，因而會造成提取定時信號的困串，因而會造成提取定時信號的困難。難。2 2傳號交替反轉(zhuǎn)碼傳號交替反轉(zhuǎn)碼3 3hdb3hdb3碼碼編碼規(guī)則：編碼規(guī)則： 先把消息代碼變換成先把消息代碼變換成amiami碼，當(dāng)沒有碼，當(dāng)沒有44個連個連0 0串時，結(jié)束編碼；串時，結(jié)束編碼； 當(dāng)出現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn)44個以上連個以上連0 0串時，則將每串時，則將每4 4個連個連0 0小段的第小段的第4 4個個0 0變換變換成與其前一非成與其前一非0 0符號同極性的符號，稱為破壞符號符號同極性的符號，稱為破壞符號v (v (即即+1+1記記為為+v+v，-1-1記為記為-v)-v)。 當(dāng)相鄰當(dāng)相鄰v v

11、 符號之間有奇數(shù)個非符號之間有奇數(shù)個非0 0符號時，結(jié)束編碼；當(dāng)有偶數(shù)符號時，結(jié)束編碼；當(dāng)有偶數(shù)個非個非0 0符號時，將該小段的第符號時，將該小段的第1 1個個0 0變換成變換成+b+b或或-b-b，b b符號的極符號的極性與前一非性與前一非0 0符號的相反，并讓后面的非符號的相反，并讓后面的非0 0符號從符號從v v符號開始再符號開始再交替變化。交替變化。例如：代碼：代碼： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1ami碼：碼： -1000 0 +l 000 0 -1 +1 000 0 -1 +1hdb3碼：碼： -1000 -v +l 000 +v -1 +1 -b00 -v

12、 +1 -1編碼規(guī)則：先將二進(jìn)制的代碼劃分成2個碼元為一組的碼組序列，然后再把每一碼組編碼成兩個三進(jìn)制數(shù)字(、0)。因為兩位三進(jìn)制數(shù)字共有9種狀態(tài)，故可靈活地選擇其中的4種狀態(tài)。為防止pst碼的直流漂移，當(dāng)在一個碼組中僅發(fā)送單個脈沖時，兩個模式應(yīng)交替變換。代碼： 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0取正模式時： 0 + - + + - - 0 + 0 + - - +取負(fù)模式時： 0 - - + + - + 0 - 0 + - - + pst碼能提供足夠的定時分量，且無直流成分，編碼過程也較簡單。0 00 11 01 1二進(jìn)制代碼+ 模式- 模式- +0 + 0+ - +0 -

13、 0+ -4 4pstpst碼碼4.24.2數(shù)字基帶信號的頻譜特性數(shù)字基帶信號的頻譜特性w分析過程分析過程 設(shè)一個二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列設(shè)一個二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列s(t)s(t)如下圖。這里如下圖。這里g g1 1(t)(t)和和g g2 2(t)(t)分別表示符號的分別表示符號的0 0和和1 1，tsts為每一碼元的寬度。應(yīng)當(dāng)為每一碼元的寬度。應(yīng)當(dāng)指出，圖中雖然把指出，圖中雖然把g g1 1(t)(t)及及g g2 2(t)(t)都畫成了三角形都畫成了三角形( (高度不同高度不同) )，但實際上但實際上g g1 1(t)(t)和和g g2 2(t)(t)可以是任意形狀的脈沖。可以是任意形狀的脈

14、沖。12sgtt22sgtt s t7/2st3/2stst3/2st7/2stt 現(xiàn)在假設(shè)序列中任一碼元時間現(xiàn)在假設(shè)序列中任一碼元時間tsts內(nèi)內(nèi)g g1 1(t)(t)和和g g2 2(t)(t)出現(xiàn)的概出現(xiàn)的概率分別為率分別為p p和和1-p1-p，且認(rèn)為它們的出現(xiàn)是互不依賴的，且認(rèn)為它們的出現(xiàn)是互不依賴的( (統(tǒng)計獨立統(tǒng)計獨立) )，則該序列為其中則該序列為其中 anan是第是第n n個信息符號所對應(yīng)的電平值（個信息符號所對應(yīng)的電平值（0 0、1 1或或-1-1、+1+1等）；等）；或者寫成或者寫成 ，其中，其中 snnttgats”時出現(xiàn)符號“”時出現(xiàn)符號“1 0 21sssnttg

15、nttgnttg tstsn pnttgpnttgtsssn1,21，以概率以概率二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列隨機(jī)脈沖序列通常是功率型的，由隨機(jī)過程知識可知，隨機(jī)脈沖序列通常是功率型的，由隨機(jī)過程知識可知，s(t)的功率譜的功率譜密度可表示為密度可表示為設(shè)截取時間設(shè)截取時間t為，為，t=(2n+1)ts，式中，式中，n為一個足夠大的數(shù)值。則為一個足夠大的數(shù)值。則 st(t)就可表示成就可表示成則有則有tseptts2lim nnnnttstsstnstnsep)12(2lims(t)的功率譜密度的功率譜密度ps() 可以把截短信號可以把截短信號st(t)看成是由一個穩(wěn)態(tài)波看成是由一

16、個穩(wěn)態(tài)波vt(t)和一個交變波和一個交變波ut(t)構(gòu)成。構(gòu)成。)()()(tutvtsttt( )tst( )tv t( )tutttt 0 1 1 0 0 0 1 0這里的穩(wěn)態(tài)波，就是隨機(jī)信號這里的穩(wěn)態(tài)波，就是隨機(jī)信號st(t)的平均分量，可寫為的平均分量，可寫為nnnssnnnnnnsstnttgpnttpgnttgpnttgptv)()1 ()()()1 ()()(2121則交變波為則交變波為nnnnttttutvtstu)()()()(以概率以概率p p出出現(xiàn)的現(xiàn)的g g1 1以概率以概率1-p1-p出現(xiàn)的出現(xiàn)的g g2 2或者或者其中其中 由此看到，穩(wěn)態(tài)波及交變波都有相應(yīng)確定表示式

17、，因而可以分由此看到，穩(wěn)態(tài)波及交變波都有相應(yīng)確定表示式，因而可以分別分析它們的頻譜特性。再根據(jù)別分析它們的頻譜特性。再根據(jù) 最后可得出最后可得出st(t)的頻譜。的頻譜。 112122121211,1,1( )ssssssssssgtntpgtntp gtntpgtntgtntpngtntpgtntp gtntp gtntgtntput以 概 率以 概 率 ssnnnttgnttgatu21 pppptan1,1以概率以概率 tvtstuttt其中其中當(dāng)當(dāng) 時時, vt(t)變成變成v(t)，且有，且有此時，因為此時，因為v(t+ts)v(t)，故，故v(t)是以是以ts為周期的周期性信號。于

18、是，為周期的周期性信號。于是，v(t)可展成傅里葉級數(shù)，即可展成傅里葉級數(shù)，即其中其中 又又:于是，于是，v(t)的功率譜密度的功率譜密度pv()為為t nssnttgpnttpgtv211 mtmfjmsectv2 /22/2121 1ssstjmf tmtsssscv t edttfpg mfp gmf dtetgmfgdtetgmfgtmfstmfsss222211 smsssvmffmfgpmfpgfp22111求穩(wěn)態(tài)波求穩(wěn)態(tài)波vt(t)的功率譜密度的功率譜密度由由 有有: :其中其中于是于是其統(tǒng)計平均為其統(tǒng)計平均為 nnnnttutu 212 j tttnjftnnnuut edta

19、 egfgf dtetgfgdtetgfgftjftj222211 22*1212 snnjf n m ttttmnmn nnuuua a egfgfgfgf 222*1212() snnjf n m tttmnmn nne ue ue a a egfgfgfgf 2.求交變波求交變波ut(t)的功率譜密度的功率譜密度當(dāng)當(dāng)m=n時時 ，有，有所以所以當(dāng)當(dāng) 時，有時，有則則如果設(shè)如果設(shè)ut(t)及及u(t)的功率譜密度分別為的功率譜密度分別為put()及及pu()，則可得，則可得ppppaaannm1,1222以概率以概率 ppppppaen111222mn222(1) ,mnppa ap2以概

20、率以概率(1-p)-p(1-p),以概率2p(1-p)2222(1)(1)2 (1)(1)0mne a apppppp pptuepptuttu2lim這個結(jié)果指出，這個結(jié)果指出，u(t)的功率譜密度與的功率譜密度與g1(t)和和g2(t)的頻譜的頻譜以及出現(xiàn)概率以及出現(xiàn)概率p有關(guān)。有關(guān)。 sstsnnntutfgfgpptnfgfgppntnppfgfgp1112112121221221221limlim最后得到最后得到由于由于st(t)ut(t)+vt(t)，故當(dāng)，故當(dāng) 時，時，st(t)將變成將變成s(t)u(t)+v(t) ，于是，于是，s(t)的功率譜密度的功率譜密度ps()最后表示

21、為最后表示為上式是雙邊的功率譜密度表示式。如果寫成單邊的，則有上式是雙邊的功率譜密度表示式。如果寫成單邊的，則有t 212212( )( )( )(1) 1suvsssssmpppf pp gfgffpg mfp gmffmf 22212122212121010 21,0sssssssmpf pp gfgffpgp gffpg mfp gmffmff3求隨機(jī)基帶序列求隨機(jī)基帶序列s(t)的功率譜密度的功率譜密度連續(xù)譜連續(xù)譜離散譜離散譜若設(shè)若設(shè)g1(t)0，g2(t)g(t)，隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度，隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度(雙邊雙邊)為為式中，式中，g(f)是是g(t)的頻譜函數(shù)。當(dāng)?shù)念l譜函

22、數(shù)。當(dāng)p1/2，且，且g(t)為矩形脈沖，為矩形脈沖，即即 其頻譜為其頻譜為則則 2211sssssmpf pp g ffp g mffmfttttgs其他,02,1 sssftfttfgsin 222sin11441 44sssssssftpf tffttsaftf（1）對于單極性波形）對于單極性波形若設(shè)若設(shè)g1(t)- g2(t)g(t)，則有，則有當(dāng)當(dāng)p1/2時時 ，上式可變?yōu)?，上式可變?yōu)槿羧鬵(t)為矩形脈沖，那么上式可寫成為矩形脈沖，那么上式可寫成 1221214msssssmffmfgpffgppfp 2fgfpss 222sinsinssssssssssftftpf ttt sa

23、ftftft（2）對于雙極性波形）對于雙極性波形隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度可能包括兩個部分：隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度可能包括兩個部分：連續(xù)譜連續(xù)譜pu()及離散譜及離散譜pv()。連續(xù)譜連續(xù)譜：由于：由于g1(t)及及g2(t)不能完全相同，故不能完全相同，故gl(f)g2(f)，因而，因而pu()總是總是存在的；存在的；離散譜離散譜：在一般情況下是存在的。但我們?nèi)菀子^察到，若：在一般情況下是存在的。但我們?nèi)菀子^察到，若g1(t)及及g2(t)是是雙極性的脈沖，且波形出現(xiàn)概率相同雙極性的脈沖，且波形出現(xiàn)概率相同(p1/2)，則下式，則下式中的第二、三項為零，故此時沒有離散譜中的第二、三項為零，故

24、此時沒有離散譜(即頻譜圖中沒有線譜成分即頻譜圖中沒有線譜成分)。 更一般地說，如果更一般地說，如果 ，且，且 ，則由滿足上述條件的則由滿足上述條件的gl(t)及及g2(t)組成的脈沖序列將無離散譜。組成的脈沖序列將無離散譜。 22212122212121010 21,0sssssssmpf ppgfgffpgp gffpgmfp gmffmff 121t1pkgtgt（與 無關(guān)）10 k關(guān)于隨機(jī)基帶序列功率譜的結(jié)論關(guān)于隨機(jī)基帶序列功率譜的結(jié)論直流分量直流分量4.34.3數(shù)字基帶傳輸中的碼間干擾數(shù)字基帶傳輸中的碼間干擾w基帶系統(tǒng)模型基帶系統(tǒng)模型 在數(shù)字基帶系統(tǒng)模型中，造成判決錯誤的主要原因在數(shù)字

25、基帶系統(tǒng)模型中，造成判決錯誤的主要原因一方面是噪聲，另一方面就是由于傳輸特性（包括發(fā)、一方面是噪聲，另一方面就是由于傳輸特性（包括發(fā)、收濾波器和信道特性）不良引起的碼間干擾。收濾波器和信道特性）不良引起的碼間干擾。 na tx ty na tn tg c rg發(fā)送濾波器傳輸信道接收濾波器識別電路 在框圖中，在框圖中，an為發(fā)送濾波器的輸入符號序列。在二進(jìn)制的情況為發(fā)送濾波器的輸入符號序列。在二進(jìn)制的情況下為下為0、1或或-1、+1。為分析方便，把這個序列對應(yīng)的基帶信號表示。為分析方便，把這個序列對應(yīng)的基帶信號表示成成 這個信號是由時間間隔為這個信號是由時間間隔為ts的一系列的的一系列的(t)所

26、組成，每一所組成，每一(t)的的強(qiáng)度由強(qiáng)度由 決定。當(dāng)決定。當(dāng)d(t)激勵發(fā)送濾波器激勵發(fā)送濾波器(即信道信號形成器即信道信號形成器)時，發(fā)送時，發(fā)送濾波器將產(chǎn)生信號濾波器將產(chǎn)生信號s(t)，表示如下，表示如下 式中，式中，gt(t)是單個是單個(t)作用下形成的發(fā)送基本波形。設(shè)發(fā)送濾波作用下形成的發(fā)送基本波形。設(shè)發(fā)送濾波器的傳輸特性為器的傳輸特性為gt()，則，則 這里已考慮了這里已考慮了(t)的頻譜為的頻譜為1。 ( )nsnd tatnt( )ntsns ta gtnt degtgtjtt21 碼間干擾的產(chǎn)生原理碼間干擾的產(chǎn)生原理 na 信號信號s(t)通過信道時會產(chǎn)生波形畸變，同時還要

27、疊加噪聲。通過信道時會產(chǎn)生波形畸變，同時還要疊加噪聲。因此，若設(shè)信道的傳輸特性為因此，若設(shè)信道的傳輸特性為g()，接收濾波器的傳輸特性為，接收濾波器的傳輸特性為gr()，則接收濾波器輸出信號，則接收濾波器輸出信號r(t)可表示：可表示： 其中其中 r(t)被送入識別電路，并由該電路確定被送入識別電路，并由該電路確定 的取值。假定識的取值。假定識別電路是一個抽樣判決電路，則對信號抽樣的時刻一般在別電路是一個抽樣判決電路，則對信號抽樣的時刻一般在(kts+t0)，其中，其中，k是相應(yīng)的第是相應(yīng)的第k個時刻，個時刻，t0是可能的時偏。因而，是可能的時偏。因而，為了確定為了確定 的取值，必須首先確定的

28、取值，必須首先確定r(t)在該樣點上的值在該樣點上的值 nrsrntnnttgatr degcgtgtjrtr21 knsrsrnrksnrssrnstktnttnkgatgatktnnttktgatktr000000ka恢復(fù)信息恢復(fù)信息碼間干擾碼間干擾隨機(jī)干擾隨機(jī)干擾na 第一項第一項 ：是第：是第k個接收基本波形在上述抽樣時刻上的個接收基本波形在上述抽樣時刻上的取值，它是確定取值，它是確定ak信息的依據(jù)；信息的依據(jù)； 第二項第二項 ：是接收信號中除：是接收信號中除第第k個以外的所有其他基本波形在第個以外的所有其他基本波形在第k個抽樣時刻上的總和，我個抽樣時刻上的總和，我們稱這個值為們稱這個

29、值為碼間干擾值碼間干擾值； 第三項第三項 ：顯然是一種隨機(jī)干擾。：顯然是一種隨機(jī)干擾。 由于碼間干擾和隨機(jī)干擾的存在由于碼間干擾和隨機(jī)干擾的存在,故當(dāng)故當(dāng) 加到判加到判決電路時，對決電路時，對 取值的判決就可能判對也可能判錯。顯然，取值的判決就可能判對也可能判錯。顯然，只有當(dāng)碼間干擾和隨機(jī)干擾很小時，才能基本保證上述判決的只有當(dāng)碼間干擾和隨機(jī)干擾很小時，才能基本保證上述判決的正確；當(dāng)干擾及噪聲嚴(yán)重時，則判錯的可能性就很大。正確；當(dāng)干擾及噪聲嚴(yán)重時，則判錯的可能性就很大。00nrsrsn ka gkn ttnktt0( )kra gt式中右邊式中右邊0()rsnkttka0()sr ktt4.4

30、4.4無碼間干擾的基帶傳輸特性無碼間干擾的基帶傳輸特性w碼間干擾的大小取決于碼間干擾的大小取決于 和系統(tǒng)輸出波形和系統(tǒng)輸出波形 在抽樣時刻在抽樣時刻上的取值。然而，上的取值。然而， 是隨信息內(nèi)容變化的，從統(tǒng)計觀點看，它是隨信息內(nèi)容變化的，從統(tǒng)計觀點看，它總是以某種概率隨機(jī)取值的。系統(tǒng)響應(yīng)總是以某種概率隨機(jī)取值的。系統(tǒng)響應(yīng) 卻僅依賴于發(fā)送卻僅依賴于發(fā)送濾波器至接收濾波器的傳輸特性濾波器至接收濾波器的傳輸特性 。w 可看作是發(fā)送、接收濾波器和信道的總特性，即可看作是發(fā)送、接收濾波器和信道的總特性，即w基帶傳輸特性的分析模型基帶傳輸特性的分析模型na tgr rtgcghnsnnttansnntth

31、a na h識 別電 路na tgr( )h( )h設(shè)系統(tǒng)設(shè)系統(tǒng)h()的沖擊響應(yīng)為的沖擊響應(yīng)為h(t),故系統(tǒng)輸出的基帶信號為故系統(tǒng)輸出的基帶信號為 其中其中 從理論上說，要做到無碼間干擾，則沖擊響應(yīng)從理論上說，要做到無碼間干擾，則沖擊響應(yīng)h(t)的波的波形應(yīng)該滿足如下關(guān)系式形應(yīng)該滿足如下關(guān)系式 即即h(t)的值除在抽樣時刻（的值除在抽樣時刻（t=0）不為零外，在所有其他）不為零外，在所有其他碼元抽樣時刻（碼元抽樣時刻（ ）均為零。）均為零。nsnnttha dehthtj211,0()0,skh ktk為其他數(shù)0,kktts 由圖可見，雖然由圖可見，雖然h(t)的整個波形延遲到其它碼元時隙，

32、的整個波形延遲到其它碼元時隙，但由于在其它碼元的抽樣判決時刻其值為但由于在其它碼元的抽樣判決時刻其值為0，因此不存在，因此不存在碼間干擾。但需要注意的是，為了分析方便，對網(wǎng)絡(luò)傳碼間干擾。但需要注意的是，為了分析方便，對網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)遞函數(shù)h()作了兩點簡化：一是設(shè)作了兩點簡化：一是設(shè)h()的時延為的時延為0；二；二是將是將t=0時刻的抽樣值時刻的抽樣值h(0)歸一化為歸一化為1。典型無碼間干擾的典型無碼間干擾的h(t)波形波形無碼間干擾時的抽樣情況無碼間干擾時的抽樣情況因為因為 把上式的積分區(qū)間用角頻率間隔把上式的積分區(qū)間用角頻率間隔2 /ts分割，則可得分割，則可得作變量代換得作變量代換得1(

33、)( )2sj ktsh kthed iktjtitisdehkthsss/2/1221sssttiktjssdetihkth/221 尋求滿足條件的系統(tǒng)傳輸特性尋求滿足條件的系統(tǒng)傳輸特性 h經(jīng)分析比較，得到無碼間干擾時基帶傳輸特性應(yīng)滿足經(jīng)分析比較，得到無碼間干擾時基帶傳輸特性應(yīng)滿足結(jié)論：結(jié)論： 若基帶系統(tǒng)的總特性若基帶系統(tǒng)的總特性h()能符合能符合heq() 的要求，的要求，即可消除碼間干擾。為檢驗一個給定的系統(tǒng)特性即可消除碼間干擾。為檢驗一個給定的系統(tǒng)特性h()是是否會引起碼間干擾提供了一種準(zhǔn)則。由于該準(zhǔn)則是奈奎否會引起碼間干擾提供了一種準(zhǔn)則。由于該準(zhǔn)則是奈奎斯特提出的，故將它稱為斯特提出

34、的，故將它稱為奈奎斯特第一準(zhǔn)則奈奎斯特第一準(zhǔn)則。 sissseqttttihh, 02 當(dāng)當(dāng)h()為理想低通型時，有為理想低通型時，有 h()的示意圖及其沖激響應(yīng)的示意圖及其沖激響應(yīng)h(t)波形如下圖所示，其中波形如下圖所示，其中h(t)是是 h()的傅里葉反變換，的傅里葉反變換，h(t)為為,( )0,tshts其他ttthccsin)( 理想低通傳輸函數(shù)理想低通傳輸函數(shù) 其中其中 。用上述檢驗方法檢查時，理想低通。用上述檢驗方法檢查時，理想低通的傳輸函數(shù)是符合無碼間干擾條件的。因為這時輸入數(shù)的傳輸函數(shù)是符合無碼間干擾條件的。因為這時輸入數(shù)據(jù)若以據(jù)若以1/ts波特速率進(jìn)行傳送時，則在抽樣時刻

35、上的碼波特速率進(jìn)行傳送時，則在抽樣時刻上的碼間干擾是不存在的；同時還可看出，如果該系統(tǒng)用高于間干擾是不存在的；同時還可看出，如果該系統(tǒng)用高于1/ts波特的碼元速率傳送時，將存在碼間干擾?？紤]到波特的碼元速率傳送時，將存在碼間干擾?？紤]到系統(tǒng)的頻帶寬度為系統(tǒng)的頻帶寬度為1/2ts，而最高碼元速率為，而最高碼元速率為1/ts，故這，故這時的系統(tǒng)最高頻帶利用率為時的系統(tǒng)最高頻帶利用率為2波特波特/赫。赫。設(shè)系統(tǒng)帶寬為設(shè)系統(tǒng)帶寬為w (赫茲赫茲)，則該系統(tǒng)無碼間干擾時最高的傳輸速率為，則該系統(tǒng)無碼間干擾時最高的傳輸速率為2w(波波特特)，這個傳輸速率通常被稱為，這個傳輸速率通常被稱為奈奎斯特速率奈奎斯

36、特速率。sct/ 理想沖激響應(yīng)的尾巴衰減很慢的原因是系統(tǒng)的頻率特性理想沖激響應(yīng)的尾巴衰減很慢的原因是系統(tǒng)的頻率特性截止過于陡峭，進(jìn)行截止過于陡峭，進(jìn)行“圓滑圓滑”處理可以減小拖尾，通常被稱處理可以減小拖尾，通常被稱為為“滾降滾降”。而滾降系數(shù)定義為：。而滾降系數(shù)定義為： 12ww 滾降傳輸特性滾降傳輸特性（1）當(dāng)）當(dāng) 時，為時，為理想基帶傳輸系統(tǒng)，理想基帶傳輸系統(tǒng)，h(t)的的“尾巴尾巴”按按1/t的規(guī)律衰減。當(dāng)?shù)囊?guī)律衰減。當(dāng) 時，時， “尾巴尾巴” 的衰減速率比的衰減速率比1/t 大。大。（2）輸出信號頻譜所占據(jù)的帶寬為：）輸出信號頻譜所占據(jù)的帶寬為： 一般情況下，一般情況下， =01時，時

37、， ，頻帶利用，頻帶利用率為率為21baud/hz?？梢钥闯觥？梢钥闯?越大，越大，“尾部尾部”衰減越快，衰減越快，但帶寬越寬，頻帶利用率越低。但帶寬越寬，頻帶利用率越低。 00a2/)1 ()1 (1bfwbbbffb2/滾降系數(shù)的不同可以得出結(jié)論：滾降系數(shù)的不同可以得出結(jié)論： 不同不同 值的余弦滾降傳輸函數(shù)（頻譜特性、沖激響應(yīng)值的余弦滾降傳輸函數(shù)（頻譜特性、沖激響應(yīng) ）4.6無碼間干擾的基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能無碼間干擾的基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能w如果基帶傳輸系統(tǒng)無碼間干擾又無噪聲，則通過連接在接收濾波器如果基帶傳輸系統(tǒng)無碼間干擾又無噪聲，則通過連接在接收濾波器之后的判決電路，就能無差錯地恢復(fù)出原

38、發(fā)送的基帶信號。但當(dāng)存之后的判決電路，就能無差錯地恢復(fù)出原發(fā)送的基帶信號。但當(dāng)存在加性噪聲時，即使無碼間干擾，判決電路也很難保證在加性噪聲時，即使無碼間干擾，判決電路也很難保證“無差錯無差錯”恢復(fù)?；謴?fù)。無噪聲及有噪聲時判決電路之輸入波形無噪聲及有噪聲時判決電路之輸入波形 a-aa-a00(a)(b)t0011111100000判決門限電平（抽樣脈沖）判決門限電平受噪聲影響受噪聲影響的信號波形的信號波形無碼間干擾無碼間干擾與噪聲的信與噪聲的信號波形號波形發(fā)生誤碼發(fā)生誤碼 判決電路輸入端的隨機(jī)噪聲就是信道加性噪聲通過接收濾判決電路輸入端的隨機(jī)噪聲就是信道加性噪聲通過接收濾波器后的輸出噪聲。因為信

39、道噪聲通常被假設(shè)成平穩(wěn)高斯白噪波器后的輸出噪聲。因為信道噪聲通常被假設(shè)成平穩(wěn)高斯白噪聲，而接收濾波器又是一個線性網(wǎng)絡(luò)，故判決電路輸入噪聲也聲，而接收濾波器又是一個線性網(wǎng)絡(luò)，故判決電路輸入噪聲也是平穩(wěn)高斯噪聲，且它的功率譜密度為是平穩(wěn)高斯噪聲，且它的功率譜密度為 式中，式中，n0/2是信道白噪聲的雙邊功率譜密度；是信道白噪聲的雙邊功率譜密度；gr()是接收濾波是接收濾波器的傳輸特性。由此看出，只要給定了器的傳輸特性。由此看出，只要給定了n0及及gr()，判決器輸入，判決器輸入端的噪聲特性就可以確定。為簡明起見，把這個噪聲特性假設(shè)端的噪聲特性就可以確定。為簡明起見，把這個噪聲特性假設(shè)為均值為零、方

40、差為為均值為零、方差為 。于是，噪聲的瞬時值。于是，噪聲的瞬時值 的統(tǒng)計特性，的統(tǒng)計特性，可由一維高斯概率分布密度描述可由一維高斯概率分布密度描述。 202rngnp2n 222/21nvnevfv計算錯誤概率計算錯誤概率(誤碼率誤碼率) 由無噪聲及有噪聲時判決電路的輸入波形圖表明，在噪聲由無噪聲及有噪聲時判決電路的輸入波形圖表明，在噪聲影響下發(fā)生誤碼將有兩種差錯形式：發(fā)送的是影響下發(fā)生誤碼將有兩種差錯形式：發(fā)送的是“1”1”碼，卻被判碼，卻被判為為“0”0”碼；發(fā)送的是碼；發(fā)送的是“0”0”碼，卻被判為碼，卻被判為“1”1”碼。碼。 下面來求這兩種情況下碼元錯判的概率。下面來求這兩種情況下碼

41、元錯判的概率。 對于雙極性基帶信號，在一個碼元持續(xù)時間內(nèi)，抽樣判決器對于雙極性基帶信號，在一個碼元持續(xù)時間內(nèi)，抽樣判決器輸入端得到的波形可表示為輸入端得到的波形可表示為 由于由于 是高斯過程，是高斯過程，故當(dāng)發(fā)送故當(dāng)發(fā)送“1”1”時時，過程，過程 的一的一維概率密度為維概率密度為 ”時發(fā)送“”時發(fā)送“0,1,tnatnatxrr rnt tnar 2212exp21nnaxvf而當(dāng)發(fā)送而當(dāng)發(fā)送“0”0”時時，過程，過程 的一維概率密度為的一維概率密度為 與它們相應(yīng)的曲線分別示于右圖。這時，若令判決門限為與它們相應(yīng)的曲線分別示于右圖。這時，若令判決門限為 ，則，則將將“1”1”錯判為錯判為“0”

42、0”的概率的概率 及將及將“0”0”錯判為錯判為“1”1”的概率的概率 可可以分別表示為以分別表示為 rant 2202exp21nnaxvfdv1ep2ep 1111222dvdednvapp xvfx dxerf 2011222dvdednvapp xvfx dxerf 若發(fā)送若發(fā)送“1”1”碼的概率為碼的概率為p(1)p(1)，發(fā)送，發(fā)送“0”0”碼的概率為碼的概率為p(0)p(0)，則基，則基帶傳輸系統(tǒng)總的誤碼率可表示為帶傳輸系統(tǒng)總的誤碼率可表示為 基帶傳輸系統(tǒng)的總誤碼率與判決門限電平基帶傳輸系統(tǒng)的總誤碼率與判決門限電平vdvd有關(guān)。有關(guān)。 若若 ，則最佳判決門限電平為，則最佳判決門限

43、電平為 這時基帶傳輸系統(tǒng)總誤碼率為這時基帶傳輸系統(tǒng)總誤碼率為 這是發(fā)送這是發(fā)送“1”1”碼與碼與“0”0”碼的概率相等、且在最佳判決門碼的概率相等、且在最佳判決門限電平下，基帶傳輸系統(tǒng)總的誤碼率表示式?？梢?，系統(tǒng)的總誤限電平下，基帶傳輸系統(tǒng)總的誤碼率表示式?？梢?，系統(tǒng)的總誤碼率依賴于信號峰值碼率依賴于信號峰值a a與噪聲均方根值與噪聲均方根值n n之比，與采用什么樣的之比，與采用什么樣的信號形式無關(guān)，比值越大，信號形式無關(guān)，比值越大，p pe e越小越小。 2101eeeppppp 2101 pp0dv1211111222222eeennaappperfercf4.7 4.7 眼眼 圖圖w所謂

44、眼圖就是指示波器顯示的圖形，因為在傳輸二進(jìn)制信號波所謂眼圖就是指示波器顯示的圖形，因為在傳輸二進(jìn)制信號波形時，它很像人的眼睛。形時，它很像人的眼睛。w如果基帶傳輸特性是無碼間干擾的，則將得到如下圖（如果基帶傳輸特性是無碼間干擾的，則將得到如下圖（a a）所）所示的基帶脈沖序列；如果基帶傳輸是有碼間干擾的，則得到的示的基帶脈沖序列；如果基帶傳輸是有碼間干擾的，則得到的基帶脈沖序列如下圖基帶脈沖序列如下圖(b)(b)所示。所示。w無碼間干擾時，因而重疊的圖形都完全重合，故示波器顯示無碼間干擾時，因而重疊的圖形都完全重合，故示波器顯示的跡線又細(xì)又清晰。存在碼間干擾時，示波器的掃描跡線就的跡線又細(xì)又清

45、晰。存在碼間干擾時，示波器的掃描跡線就不完全重合于是形成的線跡較粗而且也不清晰。不完全重合于是形成的線跡較粗而且也不清晰。w眼圖中央的垂直線即表示最佳的抽樣時刻，信號取值為眼圖中央的垂直線即表示最佳的抽樣時刻，信號取值為1 1，眼，眼圖中央的橫軸位置即為最佳的判決門限電平。當(dāng)波形存在碼圖中央的橫軸位置即為最佳的判決門限電平。當(dāng)波形存在碼間干擾時，在抽樣時刻得到的信號取值不再等于間干擾時，在抽樣時刻得到的信號取值不再等于1 1，而分布在，而分布在比比1 1小或比小或比-1-1大的附近，因而眼圖將部分地閉合。大的附近，因而眼圖將部分地閉合。w眼圖的眼圖的“眼睛眼睛”張開大小將反映著碼間干擾的強(qiáng)弱。當(dāng)存在張開大小將反映著碼間干擾的強(qiáng)弱。當(dāng)存在噪聲時，噪聲疊加在信號上，因而眼圖的線跡更不清晰，于噪聲時，噪聲疊加在信號上，因而眼圖的線跡更不清晰，于是是“眼睛眼睛”張開就更小。張開就更小。 4.8 4.8 均均 衡衡 理論與實踐表明，在基帶系統(tǒng)中插入一種可調(diào)理論與實踐表明，在基帶系統(tǒng)中插入一種可調(diào)( (也可不調(diào)也可不調(diào)) )濾波器將能減小碼間干擾的影響