第四章 数字信号基带传输要点

4.1 数字基带传输概述
1、数字通信系统中两个重要变换：

消息（离散的或连续的）与数字基带信号间的
变换。 （由发收终端设备完成） 数字基带信号与信道信号间的变换 。（由调 制解调器完成）

第四章：数字信号基带传输
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4.1 数字基带传输概述
2、数字基带信号：
数字基带信号是未经任何处理的二进制（或多进 制）的脉冲序列信号。
• 这样的滤波器称为希尔伯特（Hilbert）变换。其频率 j f 0 响应为
H ( f ) h(t )e j 2ft dt

t
1 2ft e dt 0 t j 1
f 0 f 0
• 可以看出， H ( f ) 1 以及相位响应当 f 0 时 为 ，f 0 时为 ，因此，这种滤波器实际上是 一个对输入信号所有频率 90o 的相移器。
第四章：数字信号基带传输 11
4.1.2 研究基带传输系统的原因

因为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；
因为基带传输系统的许多问题也是频带传输系统 必须考虑的问题； 因为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。


第四章：数字信号基带传输
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带通信号的表示法
在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤
波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再 生基带信号。

用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电
路从接收信号中提取

位定时的准确与否将直接影响判决效果。
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第四章：数字信号基带传输
(a)基带信号； (b)码型变换后； (c) 对 (a) 进 行 了 码 型 及 波 形的变换，适合在信道中 传输的波形； (d) 信 道 输 出 信 号 ， 波 形 发生失真并叠加了噪声； (e) 接收滤波器输出波形 , 与 (d) 相 比 ， 失 真 和 噪 声 减弱； (f)位定时同步脉冲；

发送滤波器的目的主要是平滑波形。
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第四章：数字信号基带传输
4.1.1 基带传输系统模型
（2） 信道 信道是允许基带信号通过的媒质，通常为有线 信道， 如市话电缆、架空明线等。

信道的传输特性通常不满足无失真传输条件， 甚至是随机变化的。 信道还会进入噪声。 在通信系统的分析中， 常常把噪声n(t)等效，集中在信道中引入。
第四章
数字信号基带传输系统
4.1 4.2 数字基带信号脉冲波形及码型 4.3 基带信号的功率谱计算 4.4 基带传输常用码型 4.5 基带脉冲传输与码间串扰 4.6 无码间串扰的基带传输特性 4.7 部分响应系统 4.8 无码间串扰基带系统的抗噪声性能 4.9 眼图 4.10 均衡技术
第四章：数字信号基带传输 1

2、数字频带传输：
数字频带传输是将数字基带信号经过载波调 制，把频谱搬移到高频处在带通型信道（如 各种无线信道和光信道）中传输。

第四章：数字信号基带传输 4
4.1.1 基带传输系统模型
干扰
匹 配 信道 滤 波 器
数字 基带信号
波形
发送
变换器 滤波器
均 衡 器
抽 样 判决器
数字 基带信号
信道信号形成器
• 满足带宽远小于载波频率的信号与信道（系统） 称为窄带带通信号与信道（系统） • 为保证数学分析简便并不失一般性，将所有的带 通信号与信道简化为等效低通信号与信道 • 在讨论各种调制解调技术性能与载波频率与信道 频带无关 • 这里主要研究带通信号与系统的等效低通表示法
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带通信号的表示法
(g)恢复的信息。
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图4.1-2 基带系统个点波形示意图 10
4.1.1 基带传输系统模型
在图4.1-2中，第4个码元发生误码。误码的原因： 信道加性噪声 传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性） 不理想引起的波形延迟、展宽、拖尾等畸变，使码 元之间相互串扰。
实际抽样判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该码 元抽样时刻的串扰值及噪声。 显然，接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪 声和减小码间串扰。
• 实值信号的频率主要集中在 f c 频率附近的窄带频率范 围内，如图.
• 我们导出其数学表达式。 S ( f ) 2u( f )S ( f )
s (t ) S ( f )e j 2ft df F 1[2u( f )]* F 1[S ( f )]

• 信号 s ( f ) 称为解析信号或 s (t ) 的预包络。 • 由于 F 1[2u ( f )] (t ) j ，因此

源自文库
第四章：数字信号基带传输
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4.1.1 基带传输系统模型
（3） 匹配滤波器、均衡器

匹配滤波器用来尽可能排除信道噪声和 其它干扰；

均衡器对信道特性均衡，消除信道冲激 响应对信号的干扰，使输出的基带波形 有利于抽样判决。
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4.1.1 基带传输系统模型
（4） 抽样判决器 抽样判决器在传输特性不理想及噪声背景下，
t
1 s (t ) s (t ) j * s (t ) t
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希尔伯特变换
• 定义
1 1 ˆ(t ) * s (t ) s t s ( ) t d

ˆ(t ) 可以看作 s(t ) 在通过一个滤波器后的输出， • 信号 s 1 该滤波器的冲激响应为 h(t ) t
同步 提取
图 4.1 –1
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数字基带传输系统
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4.1.1 基带传输系统模型
3、数字基带传输系统各部分功能： （1）信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带 信号，这种变换主要是通过波形变换和发送滤 波器来实现的。
波形变换的目的是与信道匹配，进行码型变换及波 形变换。码型变换将二进制脉冲序列变为双极性码；波 形变换减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。

基带信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分 量。 例如： 计算机输出的二进制序列 电传机输出的代码 PCM码组，ΔM序列

第四章：数字信号基带传输 3
4.1.1 基带传输系统模型
1、数字数字基带传输： 数字基带传输是在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，直接传 输基带信号。