第4章 数字基带传输系统2

稳态波 交变波
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第4章 数字基带传输系统
4.1.3 数字基带信号功率谱 不同形式的数字基带信号具有不同的频 谱结构，分析数字基带信号的频谱特性， 谱结构，分析数字基带信号的频谱特性，以 便合理地设计数字基带信号。 便合理地设计数字基带信号。 可以证明，随机脉冲序列双边功率谱为： 可以证明，随机脉冲序列双边功率谱为：
{ak }
d (t )
{a ′ } k
y (t ) n(t )
d ′(t )
发送滤波器输入信号可以表示为： 发送滤波器输入信号可以表示为：
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（3）因为任何一个才用线性调制的频带传输系统 可以等效为基带传输系统来研究； 可以等效为基带传输系统来研究； （4）随着数字通信技术的发展，基带传输这种方 随着数字通信技术的发展， 式也有迅速发展的趋势。目前， 式也有迅速发展的趋势。目前，它不仅用于低速 数据传输，而且，还用于高速数据传输； 数据传输，而且，还用于高速数据传输；
g （2）当 g 1 (t )、 2 (t )、p及 Tb 给定后，随机 ） 及 给定后， 脉冲序列功率谱就确定了。 脉冲序列功率谱就确定了。
下面，以矩形脉冲构成的基带信号为例， 下面，以矩形脉冲构成的基带信号为例， 通过几个有代表性的特例对式（ ） 通过几个有代表性的特例对式（4-3）的应用 及意义做进一步的说明。 及意义做进一步的说明。p91
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（4）传输时需一端接地。 ）传输时需一端接地。
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2. 双极性不归零（NRZ）码 双极性不归零（ ） 分别对应正、 “1”和“0”分别对应正、负电平，其特点 和 分别对应正 负电平， 为： （1）直流分量小。当二进制符号“1”、“0” ）直流分量小。当二进制符号 、 可能出现时，无直流成分； 等可能出现时，无直流成分； （2）接收端判决门限为 ，容易设置并且稳 ）接收端判决门限为0， 因此抗干扰能力强； 定，因此抗干扰能力强； （3）可以在电缆等无接地线上传输。 ）可以在电缆等无接地线上传输。
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4、数字基带传输系统
信 息 源
信 信道信号 形成 道 接收 滤波器 抽样 判决器
受 信 者
噪声源
同步提取
图3-1 数字基带信号传输系统
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5、各模块功能 （1）信道信号形成器：将原始基带信号变换成 信道信号形成器： 适合于信道传输的基带信号， 适合于信道传输的基带信号，其主要通过码型变 换和波形变换的，其目的是与信道匹配， 换和波形变换的，其目的是与信道匹配，便于传 减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。 输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。
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3. 单极性归零（RZ）码 单极性归零（ ） 归零码是指它的有电脉冲宽度比码元宽 度窄，每个脉冲都回到零电平。 度窄，每个脉冲都回到零电平。 优点是可以直接提取同步信号，它是其 优点是可以直接提取同步信号， 它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型。 它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型。 4. 双极性归零（RZ）码 双极性归零（ ） 双极性归零码具有双极性不归零码的抗 干扰能力强及码中不含直流成分的优点， 干扰能力强及码中不含直流成分的优点，应 用比较广泛。 用比较广泛。
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（2）信道：它是允许基带信号通过的媒质。信道 信道：它是允许基带信号通过的媒质。 传输特性通常不满足无失真传输条件， 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。 机变化的。另外信道还会进入噪声。 （3）接收滤波器：接收滤波器是收端为了减 接收滤波器：
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2、基带传输特点 （1）设备简单；（2）一机多速率；（3）适应性 设备简单；（2 一机多速率；（3 ；（ ；（ 强； 3、研究目的 （1）因为在利用对称电缆构成的近程数据通信 系统广泛才用这种传输方式； 系统广泛才用这种传输方式； （2）因为数字基带传输中包含频带传输中的许 多基本问题； 多基本问题；
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4.1 数字基带概述
一、概述 1、概念 数字传输可分为： 数字传输可分为：
(1)基带传输：不经过调制而直接传输,（有线信道， (1)基带传输：不经过调制而直接传输, 有线信道， 基带传输 传输距离较近） 传输距离较近）; (2)频带传输：经过调制而直接传输，（无线信道和 (2)频带传输：经过调制而直接传输，（无线信道和 频带传输 ，（ 光信道，则是带通） 光信道，则是带通）;
小信道特性不理想和噪声对信号传输的影响 而设置的。 而设置的。其主要作用是滤除带外噪声并对 已接收的波形均衡， 已接收的波形均衡，以便抽样判决器正确判 决。
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（4）抽样判决器：它是在传输特性不理想及噪声 抽样判决器： 背景下，在规定时刻（由位脉冲控制）， ），对接收 背景下，在规定时刻（由位脉冲控制），对接收 滤波器的输出波形进行抽样判决，已恢复再生基 滤波器的输出波形进行抽样判决， 带信号。 带信号。 抽样判决器首先对接收滤波器输出的信号 在规 定的时刻（ 控制）进行抽样， 定的时刻（由定时脉冲 控制）进行抽样，获得抽 然后对抽样值进行判决， 样信号 ，然后对抽样值进行判决，以确定各码元 码还是“ 是 “1”码还是“0” 码。抽样信号 见图 （ g ）。 码还是
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4.1 数字基带信号码型
基带信号的要求主要有两点： 基带信号的要求主要有两点： （1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制 ）对各种代码的要求， 成适合于传输用的码型； 成适合于传输用的码型； （2）对所选的码型的电波形的要求，期望电波形适 ）对所选的码型的电波形的要求， 宜于在信道中传输。 宜于在信道中传输。 前一问题称为传输码型的选择， 前一问题称为传输码型的选择，后一问题称为基带脉冲 的选择。这是两个既彼此独立又相互联系的问题， 的选择。这是两个既彼此独立又相互联系的问题，也是 基带传输原理中十分重要的两个问题。 基带传输原理中十分重要的两个问题。
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第3章 章
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 5.7
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数字基带概述 基带系统的脉冲传输与码间干扰 无码间串扰的基带传输系统 无码间串扰基带系统的抗噪声性能 眼图 时域均衡原理* 时域均衡原理 部分响应系统* 部分响应系统
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4.1.2 数字基带信号的常用码型
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1. 单极性非归零（NRZ）码 单极性非归零（ ） 二进制符号“ 和 二进制符号“1”和“0”分别对应正电平 分别对应正电平 和零电平， 和零电平，在整个码元持续时间电平保持不 变。 单极性NRZ码的主要特点： 码的主要特点： 单极性 码的主要特点 （1）有直流分量，无法使用一些交流耦 ）有直流分量， 合的线路和设备； 合的线路和设备； （2）不能直接提取位同步信息； ）不能直接提取位同步信息； （3）抗噪性能差； ）抗噪性能差；
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5. 差分码 在差分码中， 在差分码中，“1”、“0”分别用电平跳 、 分别用电平跳 变或不变来表示。 变或不变来表示。 编码：遇到“1”状态反转、“0”状态不 编码：遇到“ 状态反转、 状态不 状态反转 变； 译码：有变化为“ ，没变化为“ 。 译码：有变化为“1”，没变化为“0”。 特点： 特点：即使接收端收到的码元极性与发 送端完全相反，也能正确地进行判决。 送端完全相反，也能正确地进行判决。
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4.2 基带系统的脉冲传输与码间干扰
4.2.1 数字基带系统的工作原理
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4.2.2 基带传输系统的码间串扰 传输过程中第4个码元发生了误码， 传输过程中第 个码元发生了误码，产生 个码元发生了误码 该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性。 该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性。 基带传输系统的数学模型如图所示： 基带传输系统的数学模型如图所示：
的单个误码会扰乱一段译码过程， 的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中 出现多个错误，这种现象称为误码增殖。 出现多个错误，这种现象称为误码增殖。
（7）高的编码效率； ）高的编码效率； （8）编译码设备应尽量简单。 ）编译码设备应尽量简单。
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码元再生电路： 码元再生电路：的作用是对判决器的 输出 “0”、“1”进行 原始码元再生，以获得图 、 进行 原始码元再生， 4-10 （ h ）所示与输入波形相应的脉冲序 列 。