计算机网络通信原理数字信号和基带传输
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了数字基带传输方式； 2. 数字基带传输中包含频带传输的许多基本问题，也就是
说，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； 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。
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
4
数字基带传输系统
• 基带传输系统的基本结构如下图所示。它主要由信道信号 形成器、信道、接收滤波器和采样判决器组成。
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
7
接收滤波器
• 接收滤波器的主要作用是滤除带外噪声，均衡信 道特性，使输出的基带波形有利于采样判决。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
数字通信系统
• 数字基带传输通信系统 • 数字频带传输通信系统 • 模拟信号数字化传输通信系统
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
1
第六章 数字基带传输传输系统
1. 数字基带传输概述 2. 数字基带信号的波形和码型 3. 数字基带信号的频谱特性 4. 基带脉冲传输的相关技术
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
15
对基带传输码型的要求
•
– 传输码型功率谱中应含有定时钟信息，以便再生中继器或接收端 能提取必需的定时钟信息。
• 传输码型应具有一定的检测误码能力
量，因此适合于在具有低通特性的有线信道中近距离直接 传输， 我们称之为数字基带传输。 • 用来传输数字基带信号的通信系统称为数字基带传输系统。
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
3
为什么要研究数字基带传输
• 研究基带传输技术的意义主要在于以下几个方面： 1. 在利用双绞线电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用
14
对基带传输码型的要求
• 传输码型的功率谱中应不含直流分量，同时低频分量要尽 量少
– 满足这种要求的原因是PCM端机、再生中继器与电缆线路相互连 接时，需要安装变量器，以便实现远端供电（因设置无人站）以 及平衡电路与不平衡电路的连接。
•
– 这是因为一条电缆中包含有许多线对，线对间由于电磁感应会引 起串音，且这种串音随频率的升高而加剧。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
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信道
• 信道是允许基带信号通过的介质，通常为有线信 道， 如市话电缆、架空明线等。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
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采样判决器
• 抽样判决器是在传输特性不理想及噪声背景下，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。
• 而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。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
• 在接收端采用均衡器来补偿和跟踪调整信道特性，使之尽 可能理想。
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
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第六章 数字信号的基带传输
1. 数字基带传输概述 2. 数字基带信号的波形和码型 3. 数字基带信号的频谱特性 4. 基带脉冲传输的相关技术
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
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数字基带信号的波形
• 为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步机制。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
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信道信号形成器
•原始基带信号往往不适合直接在信道中传输。 •信道信号形成器的作用就是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码型变换和波形变换来实现的， 其目的 是与信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，以利于同步提取 和抽样判决。
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
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Leabharlann Baidu
基带系统的各点波形示意图
a) 是输入的基带信号； b) 是进行码型变换后的波
形； c) 对(a)而言进行了码型及
波形的变换，是一种适 合在信道中传输的波形； d) 是信道输出信号，（发 生失真）； e) 是接收滤波器输出波形, 发生失真和噪声减弱； f) 是位定时同步脉冲; g) 为恢复的信息
• 组成基带信号的单个码元的波形可以是矩形、升 余弦脉冲、高斯形脉冲、半余弦脉冲等。
• 但并非所有基带信号的波形都能在信道中传输： • 有的含有丰富的直流和低频成分，不便于提取同
步信号；有的易于形成码间串扰…… • 由于矩形脉冲易于形成和变换，因此基带信号最
常用的波形是矩形脉冲。
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
2
什么是数字基带传输
• 原始信号所固有的基本频带称为基带。 • 未经调制等频率变换处理的原始数据信号称为基带信号。 • 在数据通信中直接传输基带信号的方式称为基带传输。 • 计算机、电传机等数字设备输出的二进制序列代码，PCM
或ΔM方式输出的码组等等都是数字基带信号。 • 由于数字基带信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分
误码
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
10
误码的原因
• 第4个码元发生误码，误码的原因有二： • 一是信道加性噪声； • 二是传输总特性（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。 • 此时，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， 这两点也正是本章讨论的重点。
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基带传输应解决的问题
• 设计发送和接收滤波器，选择适当的基带信号波形和码型， 使码间干扰尽可能小；
• 根据最佳接收机原理，通过系统发送和接收滤波器的匹配， 在发送功率一定的条件下，使噪声对系统的影响最小。也 就是使系统获得最大的输出信噪比，从而降低误码率。
说，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； 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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数字基带传输系统
• 基带传输系统的基本结构如下图所示。它主要由信道信号 形成器、信道、接收滤波器和采样判决器组成。
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
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接收滤波器
• 接收滤波器的主要作用是滤除带外噪声，均衡信 道特性，使输出的基带波形有利于采样判决。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
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数字通信系统
• 数字基带传输通信系统 • 数字频带传输通信系统 • 模拟信号数字化传输通信系统
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第六章 数字基带传输传输系统
1. 数字基带传输概述 2. 数字基带信号的波形和码型 3. 数字基带信号的频谱特性 4. 基带脉冲传输的相关技术
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
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对基带传输码型的要求
•
– 传输码型功率谱中应含有定时钟信息，以便再生中继器或接收端 能提取必需的定时钟信息。
• 传输码型应具有一定的检测误码能力
量，因此适合于在具有低通特性的有线信道中近距离直接 传输， 我们称之为数字基带传输。 • 用来传输数字基带信号的通信系统称为数字基带传输系统。
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为什么要研究数字基带传输
• 研究基带传输技术的意义主要在于以下几个方面： 1. 在利用双绞线电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用
14
对基带传输码型的要求
• 传输码型的功率谱中应不含直流分量，同时低频分量要尽 量少
– 满足这种要求的原因是PCM端机、再生中继器与电缆线路相互连 接时，需要安装变量器，以便实现远端供电（因设置无人站）以 及平衡电路与不平衡电路的连接。
•
– 这是因为一条电缆中包含有许多线对，线对间由于电磁感应会引 起串音，且这种串音随频率的升高而加剧。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
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信道
• 信道是允许基带信号通过的介质，通常为有线信 道， 如市话电缆、架空明线等。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
8
采样判决器
• 抽样判决器是在传输特性不理想及噪声背景下，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。
• 而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。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
• 在接收端采用均衡器来补偿和跟踪调整信道特性，使之尽 可能理想。
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
12
第六章 数字信号的基带传输
1. 数字基带传输概述 2. 数字基带信号的波形和码型 3. 数字基带信号的频谱特性 4. 基带脉冲传输的相关技术
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
13
数字基带信号的波形
• 为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步机制。
数字 基带信号
信道信号 形成器
S(t)
信道
e(t)
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
5
信道信号形成器
•原始基带信号往往不适合直接在信道中传输。 •信道信号形成器的作用就是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码型变换和波形变换来实现的， 其目的 是与信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，以利于同步提取 和抽样判决。
噪声n(t)
接收 滤波器
采样
数字
判决器 基带信号
同步 提取
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
9
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基带系统的各点波形示意图
a) 是输入的基带信号； b) 是进行码型变换后的波
形； c) 对(a)而言进行了码型及
波形的变换，是一种适 合在信道中传输的波形； d) 是信道输出信号，（发 生失真）； e) 是接收滤波器输出波形, 发生失真和噪声减弱； f) 是位定时同步脉冲; g) 为恢复的信息
• 组成基带信号的单个码元的波形可以是矩形、升 余弦脉冲、高斯形脉冲、半余弦脉冲等。
• 但并非所有基带信号的波形都能在信道中传输： • 有的含有丰富的直流和低频成分，不便于提取同
步信号；有的易于形成码间串扰…… • 由于矩形脉冲易于形成和变换，因此基带信号最
常用的波形是矩形脉冲。
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
2
什么是数字基带传输
• 原始信号所固有的基本频带称为基带。 • 未经调制等频率变换处理的原始数据信号称为基带信号。 • 在数据通信中直接传输基带信号的方式称为基带传输。 • 计算机、电传机等数字设备输出的二进制序列代码，PCM
或ΔM方式输出的码组等等都是数字基带信号。 • 由于数字基带信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分
误码
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
10
误码的原因
• 第4个码元发生误码，误码的原因有二： • 一是信道加性噪声； • 二是传输总特性（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。 • 此时，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， 这两点也正是本章讨论的重点。
计算机网络通信原理——数字信号的基带传输
11
基带传输应解决的问题
• 设计发送和接收滤波器，选择适当的基带信号波形和码型， 使码间干扰尽可能小；
• 根据最佳接收机原理，通过系统发送和接收滤波器的匹配， 在发送功率一定的条件下，使噪声对系统的影响最小。也 就是使系统获得最大的输出信噪比，从而降低误码率。