第六章 数字基带调制

P)g2
(t
nTs
)
n N
由于v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，
故v(t)是以Ts为周期的周期信号。
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交变波u(t)是s(t)与v(t)之差，即 u(t) s(t) v(t)
是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。 数字基带信号的类型常见的有矩形脉冲、三
角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是 矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。
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1. 单极性不归零波形
这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应 着二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时 间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。
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➢研究的目标： 可靠性：在接收端要以最小的错误概率恢 复出发送序列{an}，也就是要研究误码率与 系统的什么参数有关，如何能使误码率达到 最小。 有效性：基带传输系统的带宽都是有限的， 在有限带宽情况下如何尽可能提高码元速率。
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§6.1 数字基带信号及其频谱特性
6.1.1数字基带信号 数字基带信号是指消息代码的电波形，它
数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到 高载波处在带通型信道中的传输， 也称为调 制或载波传输。
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➢为什么要研究数字基带传输系统？ 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、基带传输方式在迅速发展。目前，它不仅 用于低速数据传输，而且还用于高速数据传输。
3、数字基带传输中包含频带传输的许多基本 问题。 4、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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6. 多电平波形
多于一个二进制符号对应一个脉冲，波形 统称为多电平波形或多值波形。例下图4电 平波形。由于这种波形的一个脉冲可以代表 多个二进制符号，故在高数据速率传输系统 中，采用这种信号形式是适宜的。
3E
00
ຫໍສະໝຸດ Baidu01
01
E
10
E
11
3E
00 01
11
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消息代码的电波形并非一定是矩形的， 还 可以是其他形式。若数字基带信号中各码元 波形相同而取值不同，则可表示为
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设二进制的随机脉冲序列如图6-2 所示， 其中，g1(t) 表示“0”码，g2(t) 表示“1”码。 g1(t)和g2(t)可以是任意的脉冲，为了便于在 画图，这里我们把g1(t)、g2(t)画成三角波。
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假设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出 现的概率分别为P和1-P，且认为它们的出现
E1 0 1 0 0 1 1
0
特点：极性单一，有直流分量，脉冲之间无间 隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中， 当出现连0序列时没有位同步信息。
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2. 双极性不归零波形
➢脉冲的正、负电平对应于二进制代码1、0。 ➢当0、1符号等可能出现时无直流分量。 ➢恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特 性变化的影响，抗干扰能力也较强。 ➢双极性波形有利于在信道中传输。
E 1 0 1 0 0 1 1
E
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3. 单极性归零波形
➢电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在 小于码元长度内总要回到零电平，所以称为 归零波形。 ➢可以直接提取定时信息，是其它波形提取位 定时信号时需要采用的一种过渡波形。
1 01 0 0 1 1
10
4. 双极性归零波形
它是双极性波形的归零形式。每个码元内 的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定 留有零电位的间隔。它除了具有双极性不归 零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。
10 1 0 0 ＋E
－E (d)
11
11
5. 差分波形 +E 1 1 0 1 0 0 1 1
-E
➢不用码元本身的电平表示消息代码， 而是用 相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码。 ➢电平变表示1，不变表示0，也可以反过来。差 分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代 码，因此称为相对码，而相应地称前面的单极 性或双极性波形为绝对码波形。 ➢用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的 影响。
是统计独立的，则s(t)可用式(6.1 - 2)表征，即
s(t) sn (t)
n
sn (t)
g2g(1t(t nTnST)S
)
, 概 率P ,概率1 P
s(t)的功率谱密度为:
Ps
()
lim
T
E
ST () 2
T
其中 ST () 是sT (t) 的傅立叶变换，而sT(t)是s(t)的
短截。即
s(t) an g(t nTS )
n
an是第n个信息符号所对应的电平值(0、1或-1、
1等)；Ts为码元间隔；g(t)为某种脉冲波形。
对于二进制代码序列，若令g1(t)代表“0”，
g2(t)代表“1”，则
g
(t
nTS
)
g1(t g2 (t
nTS ) nTS )
（出 现 符 号0） （出 现 符 号1）
号间的变换; 数字基带信号与信道信号间的变 换。 ➢什么是数字基带信号？
未经调制的数字信号；含丰富的低频分量， 甚至直流分量。
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➢什么是数字基带传输？ 不经载波调制而在信道中直接传输数字基带
信号的系统；如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。 ➢什么是数字频带（带通）传输？
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6.1.2 基带信号的频谱特性
研究基带信号的频谱，可以了解信号带宽， 有无直流分量，有无定时分量。这样才能选择 匹配的信道，确定是否可提取定时信号。
数字基带信号是随机的脉冲序列，只能用功 率谱来描述它的频谱特性。由相关函数去求功 率谱密度的方法计算比较复杂。一种比较简单 的方法是以功率谱的原始定义求出数字随机序 列的功率谱公式。
N
sT (t) sn (t)
n N
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为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程
简化，把s(t)分解成稳态波v(t)和交变波u(t) 。 所谓稳态波，即随机序列s(t)的统计平均分量，
它取决于每个码元内出现g1(t)和g2(t) 的概率加 权平均，因此可表示成
vT (t)
N
Pg1
(t
nTs
)
(1
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第六章 数字信号基带传输系统
§6.0 引言 §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 数字基带信号传输与码间串扰 §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 部分响应和时域均衡
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§ 6.0 引言
➢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