通信原理5

考研指导第五章

将基带信号直接在信道中传输的方式称为基带传输方式。

数字基带传输系统的大体结构如图5-1所示。它由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样裁决器与码元再生器组成。为了保证系统靠得住有序地工作，还应有同步系统。

图 5-1数字基带传输系统

数字基带信号的码型

适于在信道中传输的基带信号码型称为线路传输码型。

为适应信道的传输特性及接收端再生恢复数字信号的需要，基带传输信号码型设计应考虑如下一些原那么：

（1）关于频带低端受限的信道传输，线路码型中不含有直流分量，且低频分量较少。

（2）便于从相应的基带信号中提取按时同步信息。

（3）信号中高频分量尽可能少，以节省传输频带并减少码间串扰。

（4）所选码型应具有纠错、检错能力。

（5）码型变换设备要简单，易于实现。

并非是所有的基带信号码型都适合在信道中传输，往往是依如实际需要进行选择。经常使用的适合在信道中传输的传输码型有AMI码、HDB3码、PST码、双相码、密勒（Miller）码、CMI码等

数字基带信号的功率谱密度

关于随机脉冲序列，由于它是非确知信号，不能用付氏变换法确信其频谱，只能用统计的方式研究其功率谱。

一、数字基带信号的时域表达式

设二进制随机脉冲序列中代表二进制符号的“0”，代表二进制符

号的“1”，码元的距离为，和显现的概率别离为和，且以为它们的显现是统计独立的，那么数字基带信号可由下式表示：

（5-1）

其中，

（5-2）

由于任何波形都可分解为假设干个波形的叠加，考虑到要了解基带信号中是不是存在离散频谱分量以便提供同步信息，而周期信号的频谱是离散的，因此能

够以为是由一个周期波形和一个随机交变波形叠加而成。即

2、随机基带序列的功率谱密度

（1）的双边功率谱密度

（5-3）（2）的单边功率谱密度

（5-4）式中，

讨论：式（5-4）中各项的物理含义

第一项：是由交变项产生的持续频谱，关于实际应用的数字信号有，因此这一项老是存在的。关于持续频谱咱们要紧关切的是它的散布规律，看它的能量要紧集中在哪个频率范围，并由此确信信号的带宽。通常的大体波形是矩形脉冲，其功率谱密度的频率范围较宽，一样将主瓣带宽概念为信号带宽，并称为谱第一零点带宽。

第二项：，它是由稳态项产生的直流成份的功率谱密度，这一项不必然都存在。例如一样的双极性码，，现在假设“0”、“1”码等概率显现，那么，就没有直流成

份。第三项：，是由稳态项

产生的离散频谱，这一项，专门是基波成份若是存在，对位同步信号的提取

将很容易，这一项也不必然都存在。例如双极性码在等概率时，该项不存在。前面咱们在介绍各类码型时就提到过双极性码不能直接提取同步信号。

数字基带信号的传输与码间串扰

1、码间串扰

数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统（主若是信道）传输特性不睬想，或由于信道中加性噪声的阻碍，使收端脉冲展宽，延伸到临近码元中去，从而造成对临近码元的干扰，咱们将这种现象称为码间串扰。如图5-2所示。

图5-2 基带传输中的码间串扰

2、码间串扰的传输模型

数字基带信号的传输模型如图5-3所示。

图5-3 基带传输系统模型

输入信号一样以为是单极性二进制矩形脉冲序列；通过码型变换以后一样变换为双极性的码型

其中

在波形形成时，通常先对进行理想抽样，变成二进制冲激脉冲序列

（5-5）设发送滤波器传输函数为，信道的传输函数为，接收滤波器的传输函数为，那么图5-3所示的基带传输系统的总传输特性为

（5-6）其对应的单位冲激响应为

（5-7）在的作用下，接收滤波器输出信号可表示为

（5-8）式中，是加性噪声通过接收滤波器后输出的窄带噪声。

抽样裁决器对进行抽样裁决。设对第个码元进行抽样裁决，抽样裁决

时刻应在收到第个码元的最大值时刻，设现在刻为（是信道和接收滤波器所造成的延迟），那么

（5-9）上式中，右边第一项为哪一项第个码元本身产生的所需抽样值；第二项表示除第个码元之外的其他码元产生的不需要的串扰值，称为码间串扰。通常与第个码元越近的码元对它产生的串扰越大，反之，串扰小；第三项是第个码元抽样裁决时刻噪声的瞬时值，它是一个随机变量，也要阻碍第个码元的正确裁决.

3、无码间串扰的基带传输特性

在假设信道和接收滤波器所造成的延迟t0=0时，无码间串扰的基带系统冲激响应应知足下式：

（5-10）

也确实是说，的值除时不为零外，在其他所有抽样点均为零。

其对应的基带传输特性应知足的频域条件

（5-11）

式（5-11）称为奈奎斯特第一准那么。它为咱们确信某基带系统是不是存在码间串扰提供了理论依据。

式（5-11）还能够写为

（5-12）其中，。

4、无码间串扰的理想低通滤波器

符合奈奎斯特第一准那么的、最简单的传输特性是理想低通滤波器的传输特性，如图5-4所示，其传输函数为

（5-13）

其对应的冲激响应为

（5-14）

（a）传输特

性 (b)

冲激响应

图5-4 理想低通系统

在图5-4所示的理想基带传输系统中，称截止频率

（5-15）为奈奎斯特带宽。称为系统传输无码间串扰的最小码元距离，即奈奎斯特距离。相应地，称为奈奎斯特速度，它是系统的最大码元传输速度。当码元速度时系统无码间干扰。

该理想基带系统的频带利用率为

（Baud/Hz）

（5-16）显然，理想低通传输函数的频带利用率为2Baud/Hz 。这是最大的频带利用率，因为若是系统用高于的码元速度传送信码时，将存在码间串扰。假设降低传码率，那么系统的频带利用率将相应降低。

5、无码间串扰的滚降系统

滚降特性的组成如图5-5所示。

图5-5 滚降特性的组成