第6章数字基带传输系统-2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,、实际信道的条件,(1),频带受限,-,乘性干扰,经频带受限信道传输的信号,:,频域受限；时域无限,信道的带宽受限导致前后码元的波形产生畸变和展宽。这样，前面码元的波形会出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻，对当前码元的判决造成干扰。这种码元之间的相互干扰称为,码间串扰或符号间串扰,。,码间串扰过大时，接收信号出错,.,基带脉冲传输与码间干扰,6 11,码间串,扰示意图,(2),信道噪声,-,加性干扰,经有噪声信道传输的信号，信号的幅度受到干扰,噪声幅度过大时，接收信号出错,2,基带传输系统的设计目标,无码间串扰波形,噪声的影响减到足够小的程度,码间串扰，信道噪声,产生的机理不同；分别进行讨论,信道信号形成器（发送滤波器）,：压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。,信道：,信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声,n(t,),，并假设它是均值为零的高斯白噪声。,3.,基带信号传输系统的典型模型,接收滤波器：,它用来接收信号，滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。,抽样判决器：,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。,同步提取：,用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲；同步信号的准确与否直接影响判决效果。,第,6,章 数字基带传输系统,基带系统的各点波形示意图,输入信号,码型变换后,传输的波形,信道输出,接收滤波输出,位定时脉冲,恢复的信息,错误码元,5,数字基带信号传输的定量分析,数字基带信号传输模型,假设：,a,n,发送滤波器的输入符号序列，,取值为,0,、,1,或,-1,，,+1,。,d,(,t,),对应的基带信号,3,、基带脉冲传输和码间干扰,接收波形,r(t),，,在第,k,个接收基本波形在,kT,s,+t,0,抽样时刻上的取值：,码间干扰和随机干扰,对第,k,个接收基本波形在,kT,s,+t,0,抽样时刻上的取值而言，除第,k,个以外的所有基本波形在该时刻上的取值总和（代数和）,a,n,h(kT,s,+t,0,-nT,s,),，,称为对第,k,个接收波形的码间干扰值。,而噪声,n(t),在其上产生的叠加值,n,R,(kT,s,+t,0,),称为随机干扰（或随机噪声）。,.,无码间干扰的基带传输特性,若要获得性能良好的基带传输系统，则必须使码间干扰和噪声的综合影响足够小，使系统总的误码率达到规定要求。,码间干扰的大小取决于,a,n,和系统输出波形,g,R,(t,),在抽样时刻上的取值。,a,n,是以某种概率随机取值的。而,g,R,(t,),仅,依赖于发送滤波器至接收滤波器的传输特性,H(,),。,H(,)=G,T,()C()G,R,(),暂先不考虑噪声的影响，而仅从抗码间干扰的角度来研究基带传输特性。,图,5 8,基带传输系统的分析模型,假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击,(,t,),，,这样发送滤波器的,输入信号可以表示为,1,、基带传输系统的数学分析,图,理想的传输波形,2,、无,码间,干扰的传输条件,(1),基带信号经过传输后在抽样点上无码间串扰，也即瞬时抽样值应满足：,令,k,=n-,k,，,并考虑到,k,也为整数，可用,k,表示，,(2),h,(,t,),尾部衰减快。,从理论上讲，以上两条可以通过合理地选择信号的波形和信道的特性达到。,下面从研究理想基带传输系统出发，得出奈奎斯特第一定理及无码间串扰传输的频域特性,H,(,),满足的条,件。,无码间串扰的基带系统冲激响应应满足下式,:,奈奎斯特第一准则：,其物理意义为：把传递函数分段平移到区间 内，,将它们叠加起来，叠加的结果为一常数。,等效低通特性,无码间串扰的传输条件,：一个实际的传递函数特性若能等效成一个理想,（矩形）,低通滤波器，则可实现无码间串扰。,无码间串扰的传输特性设计,1.,理想低通信号,如果成形网络满足：，即为理想低通，相应地，,其时域响应为：，参见下述波形图。,频域传递函数 时域冲激响应,码元频带利用率：说明传输系统带宽与码元速率间的关系，定义为：,单位为,Bd,/Hz,，,即单位频带的码元传输速率。,对理想低通，若码元速率为,1/T,，,所需带宽为,1/2T,，,通常，我们称,1/2T,为奈奎斯特带宽，,T,为奈奎斯特间隔。,理想低通信号又称为具有最窄频带的无串扰波形。,码元频带利用率最大值为,B=1/2T,信息频带利用率,定义：,单位为,bit/,（,s,Hz,）。,二进制基带传输的信息频带利用率所能达到的最大值：,2 bit/,（,sHz,）,若码元序列为,M,进制码元，则频带利用率最大值为：,2log,2,M,bit/,（,sHz,）,。,频带利用率,频带利用率定义为单位频带内的码元传输速率。频带利用率越高，则系统的有效性就越好。,具有理想低通型传输函数的基带系统，无码间干扰传输的频带利用率达到最大值,2B/Hz,。,理想矩形特性的物理实现极为困难；,理想的冲激响应,h,(,t,),的“尾巴”很长，衰减很慢，当存在定时偏差时，可能出现严重的码间串扰；,解决办法,：为适当放宽频带，将理想矩形截止边际修正为一个圆滑的滚降形状；,理想低通在实际应用中存在两个问题,升余弦滚降传输特性,滚降系数定义为,=W2/W1,图,6-17,不同,值的频谱与波形,当,=0,，,无“滚降”，即为理想基带传输系统，“尾巴”按,1/t,的规律衰减。,当,0,，,即采用升余弦滚降时，对应的,h(t,),仍旧保持,t,=,T,s,开始，向右和向左每隔,T,s,出现一个零点的特点，满足抽样瞬间无码间串扰的条件。总体来说，波形的“尾巴”在,t,足够大时，将按,1/,t,3,的规律衰减，比理想低通的波形小得多。此时，衰减的快慢还与,有关，,越大，衰减越快，码间串扰越小，错误,判决的可能性越小。,输出信号频谱所占据的带宽,B,=(1+,),f,s,/2,，当,=0,时，,B,=,f,s,/2,，,频带利用率为,2Baud/Hz,，,=1,时，,B,=,f,s,，,频带利用率为,1 Baud/Hz,；,一般,=01,时，,B,=,f,s,/2,f,s,，,频带利用率为,21 Baud/Hz,。,可以看出,越大，“尾部”衰减越快，但带宽越宽，频带利用率越低。因此，用滚降特性来改善理想,低通，实质上是以牺牲频带利用率为代价换取的。,当,=1,时，有,结论,无论什么传递函数，只要将其以,2i,/T,s,为中心，切成若干宽为,2,/T,s,的分段，并都移到,(-,/T,s,/T,s,),区间上叠加起来，若叠加的结果与截止频率为,/T,s,的,理想低通滤波器特性相同，那么该传递函数形成的传输波形将可能无码间干扰。满足该条件的传递函数称为等效奈奎斯特传递函数。,等效奈氏传递函数可由理想低通传递函数进行幅度滚降后得到。,思考题,当,发送速率为,1/T,s,时，以下传输特性的基带系统能否实现无码间干扰？,若发送速率为,2/T,s,呢？,【,例,2,】,设滚降系数为,1,的升余弦滚降无码间干扰基带传输系统的输入是十六进制码元，其码元速率是,R,B,=1200B,，,求此基带传输系统的截止频率、该系统的频带利用率以及该系统的信息传输速率。,解：,此系统的截止频率为 ，,频带利用率为,信息传输速率为,