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第六章数字基带传输系统一、基带概念
1、数字基带信号:未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始,称为数字基带信号。
2、研究数字基带系统的意义:
(1)近程数据通信系统中广泛采用
(2)基带传输方式也有迅速发展的趋势
(3)基带传输中包含带通传输的许多基本问题
(4)任何一个采用线性调制的带通传输系统,可以等效为一个基带传输系统来研究。
3、研究基带信号的频谱特性意义
通过频谱分析,可以确定信号所需带宽,可获得信号谱中的直流分量、位定时信息、主瓣宽度和谱滚降衰减速度等信息。这样,可以针对信号特点来选择匹配传输的码型。
4、二进制随机脉冲序列的功率谱特点:
(1)可能包含连续谱和离散谱
(2)连续谱总存在,谱形状取决于二进制信号的频谱及出现的概率P
(3)离散谱不一定存在,是否存在取决于二进制信号的波形及出现的概率P5、基带传输码型选择原则
(1)不含直流,且低频分量尽量少;
(2)应含有丰富的定时信息,以便于从接收码流中提取定时信号;
(3)功率谱主瓣宽度窄,以节省传输频带;
(4)不受信息源统计特性的影响,即能适应于信息源的变化;
(5)具有内在的检错能力,即码型应具有一定规律性;
(6)编译码简单,以降低通信延时和成本
二、几种常用的传输码型
1、AMI
编码规则:“1”码交替地变换为“+1”和“-1”
“0”码(空号)保持0不变
eg:100011001+1000-1+100-
12、HDB
3编码规则:(1)连“0”个数3,HDB3=AMI;
(2)连“0”个数>3,每”0000“定义为一个破坏节”BOOV”,V为破
坏脉冲,B为调节脉冲;
(3)V需满足两个条件:一是取值为+1和-1交替;二是与前一个相
邻的非“0”脉冲的极性相同;
(4)B的取值可选0、+1或-1,以使V同时满足(3)中的两个要求;
(5)V码后面的传号码极性也要交替。
eg:***0101+1000+V-B00-V0+1-1-B00+V+10-
13、双相码(曼彻斯特码)
编码规则:“1”码10
“0”码0
1eg:110010110 10 01 01 10 01 104、差分双相码
先差分再双相 双相码和差分双相码主要应用在局域网中
5、密勒码
编码规则:“1”码10和01交替
“0”码单个“0”保持不变
连个“0”00和11交替
eg:110100110 01 11 10 00 11 106、CMI
编码规则:“1”码11和00交替
“0”码0
1eg:110100111 00 01 11 01 01 00
三、数字基带信号的码间串扰
1、概念
由于系统传输总特性的不理想,导致前后码元的波形畸变、展宽,并使前面波形出现很长的拖尾,蔓延到当前码元的抽样时刻上,从而对当前码元的判决造成干扰。
2、码间串扰和信道噪声是影响基带传输系统性能的两个主要因素
3、避免码间串扰,需满足奈奎斯特第一准则:
TSiH(2iTS)1TS
一个实际的H(w)特性若能等效成一个理想(矩形)低通滤波器,则可实现无码间串扰。
4、无码间串扰的传输特性的设计
(1)理想低通
B=
12TSRB2B
RB
B=2特点:P151
(2)余弦滚降特性
f
fN21
特点:P1
53四、眼图
1、概念:通过用示波器观察接受端的基带信号波形,从而估计和调整系统性能的一种方法。
2、具体做法:用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端,然后调整示波器水平
扫描周期,使其与接收码元的周期同步。
3、眼图与系统性能的关系:
(1)最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻;
(2)定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。斜率越大,对位定时误差越敏感;
(3)图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度;
(4)图中央的横轴位置对应于判决门限电平;
(5)抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超
过它就可能发生错判;
(6)过零点畸变,对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系
统有很大影响。
4、二进制一个TS内看到一只眼睛
M进制一个TS内看到M-1只眼睛
扫描周期为nTS,看到n只眼睛
五、改善基带系统性能的两种措施:部分响应和时域均衡
(1)部分响应:人为地在码元的抽样时刻引入码间串扰,并在接收端判决前加以消除,从而可以达到改善频谱特性、使频带利用率提高到理论最大值、并加速传
输波形尾巴的衰减和降低对定时精度要求的目的。
相关编码:在有控制地引入码间串扰的过程中,使原本互相独立的码元变成了相关码元。这种串扰所对应的运算称为相关运算: ckakak1
预编码:为了避免因相关编码而引起的差错传播问题,可以在发送端相关编码之前进行预编码。预编码规则: bk = ak bk-1
(2)时域均衡
为了减小码间串扰的影响,通常需要在系统中插入一种可调滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。