通信原理第7版第6章PPT课件(樊昌信版)

西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜数字基带传输第6章通信原理（第7版）樊昌信曹丽娜编著西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜数字基带信号的特性—波形频谱码型如何设计传输总特性—以消除码间干扰如何提高抗噪声性能—以减小噪声影响眼图—估计系统性能的实验手段部分响应时域均衡—改善系统性能的两个措施本章内容:第6章数字基带西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜引言研究数字基带传输系统的意义：近程数据通信系统中广泛采用基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输中包含带通传输的许多基本问题任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。数字基带信号－未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。数字基带传输系统－不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况。数字带通传输系统－包括调制和解调过程的传输系统西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜接收滤波器信道基带脉冲基带脉冲输入输出同步提取噪声发送滤波器抽样判决器基带传输系统组成：信道：给基带信号提供传输通道。引言西安电子科技大学通信工程学院西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜接收滤波器信道基带脉冲基带脉冲输入输出同步提取噪声发送滤波器抽样判决器引言西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜输入信号码型变换传输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基带传输系统各点波形：引言10西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜数字基带信号及其频谱特性§6.1西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜单个序列六种基本信号波形§6.1.1数字基带信号几种基本的基带信号波形西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜/1sT归零通常，归零波形使用半占空码，即占空比为50%单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形，其占空比等于100％西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜/1sT接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜四电平波形00——+3E01——+E10——-E11——-3E西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜nBnnTtgats)()(nntsts)()(若各码元波形相同而取值不同，则可表示为：第n个码元的电平取值—随机量TB—码元持续时间g(t)—某种脉冲波形一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序列：随机脉冲序列12()()(1)BnBgtnTPstgtnTP，以概率出现（），以出现数字基带信号的表示式西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜方法：相关函数功率谱密度由功率谱密度的定义式目的：确定信号带宽获得位定时分量、直流分量等§6.1.2基带信号的频谱特性---PSD由于数字基带信号是一个随机脉冲序列，没有确定的频谱函数，所以只能用功率谱来描述它的频谱特性。将从随机过程功率谱的原始定义出发，求出数字随机序列的功率谱公式西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜思路：分解交变波稳态波)())((utstvt§6.1.2基带信号的频谱特性---PSD((()))suvPffPPf西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜推导：设二进制的随机脉冲序列：“0”----g1(t)-----P“1”----g2(t)-----1-Pnntsts)()(1B2B()()(1)ngtnTPstgtnTP，以概率出现（），以出现TB-TBg2(t-2TB)g2(t-TB)g1(t-2TB)g1(t+2TB)g2(t+TB)g1(t)西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜稳态波v(t)和交变波u(t)12()[()(1)()]()BBnnnvtPgtnTPgtnTvtv(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：——周期性信号，v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，故v(t)是以Ts为周期的周期信号交变波u(t)是s(t)与v(t)之差于是式中，或写成其中显然，u(t)是一个随机脉冲序列。)()()(tvtstunntutu)()()1()],()([)()1()()()],()()[1()()1()()()(2121221211PnTtgnTtgPnTtgPnTtPgnTtgPnTtgnTtgPnTtgPnTtPgnTtgtussssssssssn以概率以概率)]()([)(21ssnnnTtgnTtgatu)1(,,1PPPPan以概率以概率稳态波v(t)和交变波u(t)12()[()(1)()]()BBnnnvtPgtnTPgtnTvt即西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜nBBnTtgPnTtPgtv)]()()([)(211周期TB可展成傅里叶级数式中1v(t)的功率谱密度---Pv(f)222()1BBBTjmftTBmCevdtTt2()BjmftmmevCtv(t)是以为Ts周期的周期信号西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜∵在（-TB/2，TB/2）内：∴∵只存在(-TB/2,TB/2)内故有∴积分限可改为-到BBB2B221()jmmTTftedtTCvt12()((()1))PvtPttggBBB21B2221()(1)()jmmftTTPgtPgtCedtTBB2121()(1)()mjmftPgtPgtCedtT西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜根据周期信号的功率谱密度与傅里叶系数的关系可得：dtetgmfGtfmjBB211)()(其中1BBfT22即西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜u(t)的截短函数：()()TTutUf(21)BTNT取截短时间:12()[()()()]NNnnBTBnNnNutagtnutTgtnT()TUf2u(t)的功率谱密度---Pu(f)西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜222()()jftGfgtedt其中()TUf西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜212()[()()]BNjfnTTnnNUfaeGfGf2()lim(21))([]uNTBUPfNTEf2()TTTUUfUff22212BNNjfnmTTmNnNmnUfeGfGfEEaa21212BNNjfnmTmnmNnNaaeGfGfGfGf1,,1nPPaPP以概率以概率其中西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜222211121mnPPaaPPPPPP()，以概率，以概率()()，以概率()m≠n：m=n：22211mnnPPaaaPP，以概率，以概率221(11)mnPPPPEaaPP（（）（））2222(1)(1)2(1)()01mnPPPPEPaPaPP（）1,,1nPPaPP以概率以概率西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2()lim(21))([]uNTBUPfNTEf10mnPPmEaanmn，，西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜双边谱单边谱3s(t)=u(t)+v(t)的功率谱密度---Ps(f)西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜连续谱带宽B离散谱定时分量，形状（m=1)等BBB1fRT连续谱能否消失？离散谱消失的条件？讨论：连续谱离散谱连续谱总是存在的，这是因为代表数据信息的g1(t)和g2(t)波形不能完全相同，故有G1(f)≠G2(f)对于双极性信号g1(t)=-g2(t)=g(t)，且概率P=1/2（等概）时，则没有离散分量(f-mfs)解：于单极性波形：设g1(t)=0，g2(t)=g(t)，代入下式可得到由其构成的随机脉冲序列的双边功率谱密度为当P=1/2时，上式简化为221)()()1()()()(fGfGPPffPfPfPSvusmSSSSmffmfGPmfPGf)()]()1()([221mSSSSSmffmfGPffGPPffP)()()1()()1()(22mSSSSSmffmfGffGffP)()(41)(41)(222例求单极性NRZ和RZ矩形脉冲序列的功率谱讨论：若表示“1”码的波形g2(t)=g(t)为不归零（NRZ）矩形脉冲，即其频谱函数为当f=mfs时：若m=0，G(0)=TsSa(0)0，频谱Ps(f)中有直流分量若m为不等于零的整数，频谱Ps(f)中离散谱为零，无定时分量1,20,STtgtt其他sin()()SSSSSfTGfTTSafTfT0)()(nSaTmfGSSmSSSSSmffmfGffGffP)()(41)(41)(2222sin11()44SSSSfTfTffT)(41)(42ffTSaTSS)(fPS西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜例参见教材P137~139自行推导示意图：解西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜1B谱零点带宽：BB==/2TT非归零：半占空：归纳：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜基带传输de常用码型§6.2西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜①无直流分量，且低频分量小；②定时信息丰富；③高频分量小；④不受信源统计特性的影响；⑤有自检能力，⑥编、译码简单。AMI码、HDB3---1B1T码双相码、CMI码---1B2B码块编码§6.2.1选码原则§6.2.2几种常用的传输码型西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜编码规则：“1”——+1、-1交替“0”——0特点：信码有长连0串时，难以获取定时信息。缺点：1AMI码——传号极性交替码信码：100110000000110011AMI码：+100-1+10000000–1+100–1+1应用：PCM24路基群（北美系列）1.544Mb/s的线路码型。举例：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2HDB3码——3阶高密度双极性码编码规则：连“0”个数不超过3个时，遵循AMI的编码规则；连“0”个数超过3个时，将第4个“0”改为非“0”脉冲，记为V+或V-，称为破坏脉冲。相邻V码的极性必须交替出现（确保无直流）；V码的极性应与前一个非“0”脉冲的极性相同，否则，将0000更改为B+00V+或B-00V-。B称为调节脉冲。V码之后的传号码极性也要交替。西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜信码1000100100001000011000011HDB3码-1000+100-1000V-+1000V+-1+1B-00V-+1-1除保持了AMI码的特点之外，还将连“0”码限制在3个以内，有利于位定时信号的提取。应用：A律PCM四次群以下的线路接口码型。±1000±1±100±1特点：举例：译码：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜“0”——01；“1”——10带宽比原信码大1倍。3双相码——曼彻斯特码（Manchester）信