第6章数字基带传输系统PPT课件

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(通信原理课件)第6章数字基带传输系统

(通信原理课件)第6章数字基带传输系统

VS
详细描述
在数字基带传输系统中,当传输速率提高 时,码元之间的时间间隔会减小,导致码 间干扰的可能性增加。这种干扰会导致信 号失真,使得接收端难以正确识别码元, 从而影响通信质量。
多径效应
总结词
多径效应是由于信号传输过程中,经过不同路径到达接收端而产生的信号延迟和衰减现 象。
详细描述
在数字基带传输系统中,多径效应会导致信号的到达时间延长,使得码元之间的时间间 隔发生变化,产生码间干扰。此外,多径效应还会导致信号的幅度衰减,使得接收端难
常见信道编码技术
常见的信道编码技术有RS 码、LDPC码、Turbo码等。
调制器
调制器的作用
将数字信号转换成适合在传输信 道中传输的信号形式。
调制器的分类
根据不同的调制方式,调制器可以 分为调频、调相、调幅等。
常见调制技术
常见的调制技术有QPSK、QAM、 OFDM等。
传输信道
传输信道的作用
传输信号的媒介,可以是无线信道或有线信道。
分复用)等,能够提供较高的频谱效率。未 来,将进一步研究和发展这些技术,以提高
数字基带传输系统的频谱效率。
低误码率的信道编码技术
要点一
总结词
信道编码是降低误码率的重要手段,未来将研究和发展更 高效的信道编码技术。
要点二
详细描述
目前广泛使用的信道编码技术包括卷积编码和LDPC(LowDensity Parity-Check Code,低密度奇偶校验码)等。未 来,将进一步探索更高效的信道编码算法和实现方式,以降 低误码率,提高数字基带传输系统的可靠性。

数据通信原理第6章

数据通信原理第6章


高次群脉冲编码调制终端设备中广泛用作接口码型。
24
12.差分模式反转(DMI)码:Differential Coded Mark Inversion

规则 “0”码元有两种表示

前面变换码为01或11,则DMI码为01; 前面变换码为10或00,则DMI码为10。

“1”码元用00和11交替表示 优点 最多2个连“0”或连“1”
第6章 数字基带传输系统
1
本章主要内容


常用码型 频谱特性 码间串扰 部分响应 差错率



扰码与解扰 眼图 均衡 最佳接收
2
概述

数字基带信号 - 经信源直接编码后得到的数字信号, 其频谱是从零频或很低频率开始的。

数字基带传输系统

不经载波调制(不做频谱搬移,仅作频谱变换)而直接传输数 字基带信号的系统,常用于传输距离不太远的情况下。
y (t )
k
a h(t kT ) n
k b

R
(t )
(6-2)
式中h(t)是H(ω)的傅氏反变换,是系统的冲击响应,可表示为
1 h(t ) 2



H ( )e d
jt
(6-3)
nR(t)是加性噪声n(t)通过接收滤波器后所产生的输出噪声。

通信原理(第六章 数字基带传输系统)图片公式

通信原理(第六章 数字基带传输系统)图片公式
Ps (w) = wk.baidu.comim
T
E[ ST (w) ] T
E[ ST (w) ] Ps (w) = lim (2 N +1)Ts N
2
2

T = (2 N +1)Ts
N n =- N
则 sT (t ) = å
sn (t )

3、其中截短信号ST(t)看成是由一个稳态波(随机信号平均分 量)和一个交变波构成 N N N v ( t ) = P g ( t nT s ) + (1 P ) g ( t nT s ) = v (t )..(6.1 - 5) 稳态波: T 邋 n=- N 1 n=- N 2 n=- N n 交变波:uT (t ) = sT (t ) - vT (t )...(6.1- 6) ?
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
ì ï g (t - nTs ) 出现符号 "0"时 g (t - nTs ) = í 1 ï î g 2 (t - nTs ) 出现符号 "1"时

数字基带传输系统的基本结构及各部...

数字基带传输系统的基本结构及各部...

通信原理辅导及习题解析(第六版)

第6章数字基带传输系统

本章知识结构及内容小结

[本章知识结构]

图6-1 第6章知识结构框图

[知识要点与考点]

1.数字基带信号

(1)数字基带信号波形

基本的数字基带信号波形有单、双极性不归零波形,单、双极性归零波形、差分波形与

多电平波形。

(2)数字基带信号的数学表达式 ①()()n

s

n s t a g t nT ∞

=-∞

=

-∑

式中,()s t 为单极性时,n a 取0或+1;()s t 为双极性时,n a 取+1或-1。()g t 可取矩形 ②()()n

n s t s t ∞

=-∞

=

(3)数字基带信号的功率谱密度

[]

2

122

12()(1)()()

()(1)()()

s s s s s s m P f f P P G f G f f PG mf P G mf f mf δ∞=-∞

=--++--∑

① 二进制数字基带信号的功率谱密度可能包含连续谱与离散谱。其中,连续谱总是存在,

根据连续谱确定信号带宽;在双极性等概信号时,离散谱不存在,根据离散谱确定直流

分量与定时分量;

② 二进制不归零基带信号的带宽为s f (1/s s f T =);二进制归零基带信号的带宽为1/τ。 2.

常用传输码型

常用传输码型有三电平码(AMI 码、HDB3码)与二电平码(双相码、差分双相码、密勒码、CMI 码、块编码)。其中,AMI 码与HDB3码需要重点掌握。

(1)AMI 码

将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”,而“0”(空号)保持不变。

(2)HDB3码 ① 编码规则:当连0数目不超过3个时,同AMI 码;连0数目超过3时,将每4个连“0”

通信原理樊昌信版第6章数字基带传输系统3

通信原理樊昌信版第6章数字基带传输系统3

6.6 眼图
• 研究问题:码间串扰和噪声的估计
• 研究目的:如何用实验的方法来观察码间 串扰和噪声的影响 • 研究方法:定性分析,实验观察
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问题的提出: 理论上讲,只要基带传输总特性H(w)满足奈 奎斯特第一准则, 就可实现无码间串扰传输。 实际中,由于滤波器部件特性不理想或信道 特性的变化等因素,都可能使H(w)特性改变, 从而使系统性能恶化。 计算由于这些因素所引起的误码率非常困难, 因此在实际应用中需要用简便的实验方法来定 性测量系统的性能,一个有效的实验方法是观 察接收信号的眼图。
19
无噪 声的 情况 下的 眼图
a
b
图(a)是接收滤波器输出的无码间串扰的双极 性基带波形,将示波器扫描周期调整到码元周 期Ts,由于示波器的余辉作用,扫描所得的每 一个码元波形将重叠在一起,形成如图 (b)所 示的迹线细而清晰的大“眼睛”;
20
有噪 声的 情况 下的 眼图
有码间串扰的双极性基带波形,波形已经失 真,眼图的迹线变成了比较模糊的带状的线。 噪声越大,线条越宽,越模糊,“眼睛”张开 得越小, 形成的眼图线迹越杂乱, 且眼图不端正。 21
12
6.5.2 二进制单极性基带系统
f0 ( x )
f1( x )
-A 0 A
f0 ( x )
x
f1 ( x )
13

通信原理 第六章 数字基带传输系统

通信原理 第六章 数字基带传输系统
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 20
1、AMI码(传号交替反转码) 、 码 传号交替反转码)
用零电平表示码元“0”,而码元“1”则交替地用正负 用零电平表示码元“0”,而码元“1”则交替地用正负 极性的码表示。 极性的码表示。
特点: :
1.无直流且低频分 1.无直流且低频分 量少; 量少; 2.编 2.编、译码设备简 单; 3.反相信号也可正 3.反相信号也可正 确判决; 确判决; 4.长连零串会使位 4.长连零串会使位 同步丢失。 同步丢失。
1
0
1
0
+E -E
(b)
+E -E
(e)
+3E +E
0 (c) 1 0 1 0 0 1 1
+E -E -3E
0 1
0 0 10 11
01 11
0 0 01
(f)
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
10
单极性不归零码( 单极性不归零码(NRZ)
用高电平和零电平分别表示二进制信息“ 和 用高电平和零电平分别表示二进制信息“1”和“0”。 。 最简单,但只适用极短距离传输,应用很少。 最简单,但只适用极短距离传输,应用很少。
01000011000001010
T
0
t
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组

通信原理第6章数字频带传输系统-简

通信原理第6章数字频带传输系统-简
02
它通过调制技术将数字信号转换 为适合在信道中传输的信号形式 ,并在接收端进行解调,还原出 原始的数字信号。
数字频带传输系统的应用场景
数字广播
卫星通信
利用数字频带传输系统,将音频、视频或 其他数据信号传输到广大范围内的接收端 ,提供高质量的广播服务。
通过卫星转发器,利用数字频带传输系统 实现全球范围内的通信和数据传输。
04
数字频带传输系统的实现 方式
基带传输系统
基带传输系统是指将数字信号直接传 输到线路上的系统,不需要进行调制。
基带传输系统适用于短距离、低速率 的通信系统,如局域网、总线等。
基带信号的频谱很宽,因此需要使用 低通滤波器来限制带宽,以减少干扰 和噪声。
载波传输系统
载波传输系统是指将数字信号 调制到高频载波上,通过载波 传输信号的系统。
影响因素
误码率受到多种因素的影 响,包括信噪比、信号功 率、信道特性等。
降低方法
为了降低误码率,可以采 用差错控制编码、信道优 化、提高信号功率等方法。
频带利用率
频带利用率
是指数字频带传输系统在单位频 带内的数据传输速率,是衡量数 字频带传输系统性能的重要指标
之一。
影响因素
频带利用率受到多种因素的影响, 包括信号调制方式、信道带宽、数 据传输速率等。
Turbo码。
信噪比优化的优势

通信原理及System View仿真测试第6章 数字基带传输系统

通信原理及System View仿真测试第6章 数字基带传输系统

v (t)[P 1 (tg ns) T ( 1 P )g 2 (t ns)T ] v n (t) (6-2)
n
n
第6章 数字基带传输系统
瞬态波又称交变波, 它是序列与稳态波的差值, 即可以表 示为
u(t)x(t)v(t)un(t) n
把式(6-1)和式(6-2)
(6-3)
g1(tnTs)Pg1(tnTs)(1P)g2(tnTs)
(2) 2fsP(1-P)|G1(f)-G2(f)|2为交变项中的各种连续谱, 一定存在;f2s|PG1(0)+(1-P)G2(0)|2δ(f)是由稳态项中的直流 分量产生的零频离散谱, 不一定存在,f2s|PG1(mfs)+ (1-
P)G2(mfs)|2δ(f-mfs)是稳态项中的频率为mfs的离散谱。
fsP (1 P )G (f)2 fs[(1 P )G (m fs)]2 (f m fs) m
当P=0.5时
第6章 数字基带传输系统
P s (f) 1 4 fsG (f)2 1 4 m fs [ ( 1 P ) G ( m fs ) ]2(f m fs )
其中, G(f)是g(t)的傅里叶变换,
(1) 码型中应不含直流分量, 且低频分量尽量少。 (2) 码型中高频分量尽量少, 以便节省传输频带和减小串 扰。 所谓串扰, 是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰。 基带信号的高频分量越大, 对邻近线产生的干扰越严重。 (3) 信号的抗噪声能力要强。 产生误码时, 在译码中产 生误码扩散的影响越小越好。 (4) 码型中应包含定时信息, 这样有利于提取位同步信 号。 (5) 编码方案要能适用于信源变化, 与信源的统计特性 无关。

通信原理数字基带传输系统(6.16.3)

通信原理数字基带传输系统(6.16.3)

f 0
北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系
14
第6章 数字基带传输系统
结论
★ 随机脉冲序列s(t)的功率谱密度可能包含两部分:连续
谱Pu(f)和离散谱Pv(f);
★ 有无离散谱将明确能否从脉冲序列中提取散分量及如何
提取离散分量,这对研究位同步、载波同步将很重要。 分析二进制的随机脉冲序列频谱的主要用途: (1) 确定二进制随机脉冲序列s(t)的带宽; (2) 确定在fs处是否存在离散谱,用于数字通信中的定时提取。
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。
♠ 多电平波形
(f) 多电平波形
特点:用多于一个二进制符 号对应一个脉冲的情形。
北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系
6
第6章 数字基带传输系统
6.1.2 基带信号的频谱特性
♠ 基带信号的表示方式
干扰
产生适合于信道 传输的基带信号
接收滤波器
抽样判决
接收信号、排除 信道噪声和干扰
信道信号形成器
信道
接收滤波器
抽样判决
判决错误
干扰
在噪声背景下判定
与再生基带信号
北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系
3
第6章 数字基带传输系统
6.1 数字基带信号及其频谱特性

第6章【数字基带传输系统】--6.7资料

第6章【数字基带传输系统】--6.7资料
Ck = bk + bk-1

模2判决:对上式进行模2处理
[Ck]mod2 = [bk + bk-1]mod2 = bk bk-1 = ak

ak = [Ck]mod2
此时,得到了ak ,但不需要预先知道ak-1。
概括为“预编码—相关编码—模2判决”过程。
12
6.7.2 时域均衡

什么是均衡器? 为了减小码间串扰的影响,通常需要在接收滤波 器后加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。
16



均衡准则

峰值失真:
1 D y0
k k 0


yk
式中,除k = 0以外的各值的绝对值之和,反映 了码间串扰的最大值。y0是有用信号样值。

均方失真:
1 2 e 2 y0
k k 0


2 yk
其物理意义与峰值失真相似。
17
何谓最佳基带传输系统?

最佳基带传输系统:既消除了码间串扰并且噪声 影响最小(误码率最小)的基带传输系统。

表面上看,由于前后码元的串扰很大,似乎无法按 1/Ts的速率进行传送。

但这种“串扰”是确定的,在接收端可以消除掉,故
仍可按1/Ts传输速率传送码元。
11
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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。
♠ 多电平波形
(f) 多电平波形
特点:用多于一个二进制符 号对应一个脉冲的情形。
6
第6章 数字基带传输系统
6.1.2 基带信号的频谱特性
♠ 基带信号的表示方式
若令g1(t)对应于二进制符号的0,g2(t)对应于二进制符号的 1,码元间隔为Ts,则 基带信号可以表示为:
两者之中应取较大带宽的一个作为序列带宽。
★时间波形的占空比越小,频带越宽。通常以谱的第一个零点作
为矩形脉冲的近似带宽,它等于脉宽τ的倒数,即Bs=1/τ。
不归零脉冲的τ=Ts,则Bs=fs;
半占空归零脉冲的τ=Ts/2,则Bs=1/τ=2fs。
★单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。
第6章 数字基带传输系统
第6章 数字基带传输系统
6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.2 基带传输的常用码型 6.3 基带脉冲传输与码间干扰 6.4 无码间串扰的基带传输特性 6.5 基带传输系统的抗噪声性能 6.6 眼图 6.7 部分响应系统和时域均衡
1
第6章 数字基带传输系统
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,包含丰富的低频
6.1 数字基带信号及其频谱特性
6.1.1 数字基带信号
♠单极性不归零波形
(a) 单极性波形
特点:极性单一,有直流分量, 脉冲之间无间隔。
位同步信息包含在电平的转换之中。
♠ 双极性不归零波形
(b) 双极性波形
特点:当0、 1符号等概出现 时无直流分量。抗干扰能力 也较强。
4
第6章 数字基带传输系统
9
第6章 数字基带传输系统
单极性 (P 1/ 2)
实线——NRZ 虚线——RZ
双极性 (P 1/ 2)
实线——NRZ 虚线——RZ
0
fs
3 fs
f
0
fs
3 fs
f
★时间波形的占空比越小,频带越宽。通常以谱的第一个零点作
为矩形脉冲的近似带宽,它等于脉宽τ的倒数,即Bs=1/τ。
不归零脉冲的τ=Ts,则Bs=fs;
s(t) an g(t nTs )
Βιβλιοθήκη Baidu
n
g(t
nTS
)
g1 (t g2 (t
nTS nTS
) )
(出现符号0) (出现符号1)
an : 第n个信息符号所对应的电平值。
g1(t nTs ) 出现第1种符号时
M进制:
g
(t
nTs
)
g2 (t nTs )
出现第2种符号时
gM (t nTs ) 出现第M种符号时
单极性归零信号中有定时分量,可直接提取。
单极性不归零信号中无定时分量,若想获取定时分量,要进行 波形变换。
0、1等概的双极性信号没有离散谱,也就是说无直流分量和定时分 量。
11
第6章 数字基带传输系统
6.2 基带传输的常用码型
对传输用的基带信号主要有两个方面的要求: a、对代码的要求:原始消息代码必须编成适合于传输用的码型; b、对所选码型的电波形要求:电波形应适合于基带系统的传输。
♠ 单极性归零波形
(c) 单极性归零波形
♠双极性归零波形
(d) 双极性归零波形
特点:每个有电脉冲在小于码元 长度内总要回到零电平 单极性归零波形可以直接提取定 时信息。
特点:每个码元内的脉冲都 回到零点平。 有利于同步脉冲的提取。
5
第6章 数字基带传输系统
♠ 差分波形
(e) 差分波形
特点:用相邻码元的电平的跳变和 不变来表示消息代码。
分量,甚至直流分量。
♠数字基带传输:在某些具有低通特性的有线信道中,特别是传输距离
不太远的情况下,数字基带信号可以直接传输。
♠数字频带传输:在带通型的信道,数字基带信号必须经过载波调
制,把频谱搬移到高载频处才能在信道中传输, 这种传输称为数字频带(调制或载波)传输。
♠数字基带传输的意义:
(1)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; (2)数字基带传输中包含频带传输的许多基本问题。
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第6章 数字基带传输系统
6.2.2 几种常用的传输码型
♣ AMI码 传号交替反转码。
编码规则: “1”用高低电平交替表示,“0”用零电平表示。
11 0 00 0 1 1 0 00 0 0 00 0 1 1 A
6.2.1 传输码型选择原则 (1) 相应的基带信号无直流分量, 且低频分量少; (2) 便于从信号中提取定时信息; (3) 信号中高频分量尽量少,以节省传输频带并减少码间串扰; (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。传输码型应具有一定规律性, 以便 利用这一规律性进行宏观监测; (6) 编译码设备要尽可能简单。
8
第6章 数字基带传输系统
结论
★ 随机脉冲序列s(t)的功率谱密度可能包含两部分:连续谱
Pu(f)和离散谱Pv(f);
★ 有无离散谱将明确能否从脉冲序列中提取散分量及如何
提取离散分量,这对研究位同步、载波同步将很重要。 分析二进制的随机脉冲序列频谱的主要用途: (1) 确定二进制随机脉冲序列s(t)的带宽; (2) 确定在fs处是否存在离散谱,用于数字通信中的定时提取。
半占空归零脉冲的τ=Ts/2,则Bs=1/τ=2fs。
★单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。
单极性归零信号中有定时分量,可直接提取。
单极性不归零信号中无定时分量
0、1等概的双极性信号没有离散谱,即无直流分量和定时分量。
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第6章 数字基带传输系统
结论 ★随机序列的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数G1(f)或G2(f),
(3)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。
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第6章 数字基带传输系统
信道信号形成器
信道
干扰
产生适合于信道 传输的基带信号
接收滤波器
抽样判决
接收信号、排除 信道噪声和干扰
信道信号形成器
信道
接收滤波器
抽样判决
判决错误
干扰
在噪声背景下判定
与再生基带信号
3
第6章 数字基带传输系统
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第6章 数字基带传输系统
假设序列中任一码元时间Ts内: g1(t)
P
统计独立
g2(t) 1-P
s(t) sn(t) n
sn
(
t
)
g1 g2
(t (t
nTs nTs
) )
假设g1(t)、g2(t)分别是宽度为Ts的矩形脉冲和三角波,则随机脉 冲序列s(t)的一个实现如图所示。
g2(t)
g1(t )
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