通信原理第7版第6章课件.ppt

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1、 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 数字基带传输数字基带传输 第6章通信原理（第通信原理（第7 7版版）樊昌信 曹丽娜 编著.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 数字基带信号的特性数字基带信号的特性 波形波形 频谱频谱 码型码型如何设计传输总特性如何设计传输总特性 以消除码间干扰以消除码间干扰如何提高抗噪声性能如何提高抗噪声性能 以减小噪声影响以减小噪声影响眼图眼图 估计系统性能的实验手段估计系统性能的实验手段部分响应部分响应 时域均衡时域均衡 改善系统性能的两个措施改善系统性

2、能的两个措施 本章内容:第第6 6章章 数字基带数字基带 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 引引 言言研究数字基带传输系统的意义：研究数字基带传输系统的意义：u近程数据通信系统中广泛采用近程数据通信系统中广泛采用u基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输方式也有迅速发展的趋势u基带传输中包含带通传输的许多基本问题基带传输中包含带通传输的许多基本问题u任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为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。一个基带传输系统来研究。数字基带信号数字基带信号 未经调制的数字信号，它

3、所占据的频谱是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。从零频或很低频率开始的。数字基带传输系统数字基带传输系统 不经载波调制而直接传输数字基带信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。号的系统，常用于传输距离不太远的情况。数字带通传输系统数字带通传输系统 包括调制和解调过程的传输系统包括调制和解调过程的传输系统.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n 基带传输系统组成：基带传输系统组成：信道信道：给给基带信号提供传输通道。引言引言 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学

4、院 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 引言引言.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：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 错错误误码码元元 n 基带传输系统各点波形：基带传输系统各点波形：引言引言10.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 数字基带信号数字基带信号 及其 频谱特性频谱特性6.1 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹

5、丽娜 单个单个序列序列六种基本信号波形6.1.1 数字基带信号数字基带信号几种基本的基带信号波形几种基本的基带信号波形.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 归零归零通常，归零波形使用半占空码，即占空比为通常，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，其占空比等于波形，其占空比等于100.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制

6、作：曹丽娜 接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 四电平波形四电平波形00+3E 01 +E10 -E11 -3E .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 若各码元若各码元波形相同而取值不同波形相同而取值不同波形相同而取值不同波形相同而取值不同，则可表示为：，则可表示为：第第n个码元的电平取值个码

7、元的电平取值 随机量随机量 TB 码元持续时间码元持续时间 g(t)某种脉冲波形某种脉冲波形 一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序列：一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序列：随机脉冲序列随机脉冲序列 数数字字基基带带信信号号的的表表示示式式.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 方法方法方法方法：相关函数相关函数相关函数相关函数 功率谱密度功率谱密度功率谱密度功率谱密度 由由由由功率谱密度的定义式功率谱密度的定义式功率谱密度的定义式功率谱密度的定义式 目的目的目的目的：确定确定信号带宽信号带宽 获得位定时分量、获得位定时分

8、量、直流分量直流分量等等 6.1.2 基带信号基带信号的频谱特性的频谱特性-PSDp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。能用功率谱来描述它的频谱特性。p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.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 思路思路思路思路：分解分解 交变波交变波 稳态波稳态波 6.1.2 基带信号基带信号的频谱特性的频谱特性-PS

9、D.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 推导推导推导推导：设设二进制的随机脉冲序列：二进制的随机脉冲序列：“0”-g1(t)-P “1”-g2(t)-1-PTB-TBg2(t-2TB)g2(t-TB)g1(t-2TB)g1(t+2TB)g2(t+TB)g1(t).西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n n 稳态波稳态波 v(t)和 交变波交变波 u(t)v(t)：所谓稳态波，即随机序列所谓稳态波，即随机序列s(t)的统计平均分量，它取的统计平均分量，它取决于每个码元内出现决于每个

10、码元内出现g1(t)和和g2(t)的概率加权平均的概率加权平均：周期性信号，v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，故在每个码元内的统计平均波形相同，故v(t)是以是以Ts为周期的周期信号为周期的周期信号.交变波交变波u(t)是是s(t)与与v(t)之差之差于是于是式中，式中，或写成或写成其中其中显然，显然，u(t)是一个随机脉冲序列是一个随机脉冲序列。n n 稳态波稳态波 v(t)和 交变波交变波 u(t)即即.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 周期周期TB可展成傅里叶级数可展成傅里叶级数式中式中 1 v(t)的功率谱密度的功率谱密

11、度-Pv(f)v(t)是以为是以为Ts周期的周期信号周期的周期信号.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 在（在（-TB/2，TB/2）内：）内：只存在只存在(-TB/2,TB/2)内内故有故有 积分限可改为积分限可改为-到到 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：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：其中其中22即即.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 u(t)的截短函数：的截短函数：取截短时间取截短时间:2 u

12、(t)的功率谱密度的功率谱密度-Pu(f).西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 其中其中.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 其中其中.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 mn：m=n：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 双边谱单边谱 3 s(t)=u(t)+v(t)的

13、功率谱密度的功率谱密度-Ps(f).西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 u连续谱连续谱 带宽带宽 Bu离散谱离散谱 定时分量，形状（定时分量，形状（m=1)等等uu 连续谱能否消失？u 离散谱消失的条件？讨论：讨论：连续谱连续谱离散谱离散谱连续谱总是存在的，这是因为代表数据信息的连续谱总是存在的，这是因为代表数据信息的g1(t)和和g2(t)波形不能完全相同，故有波形不能完全相同，故有G1(f)G2(f)对于双极性信号对于双极性信号 g1(t)=-g2(t)=g(t)，且概率，且概率P=1/2（等概）时，则没有离散分量（等概）时，则没有

14、离散分量(f-mfs).解：于单极性波形：设解：于单极性波形：设g1(t)=0，g2(t)=g(t)，代入下式，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可得到由其构成的随机脉冲序列的双边功率谱密度为 当当P=1/2时，上式简化为时，上式简化为例例 求单极性求单极性NRZ和和RZ矩形脉冲序列的功率谱矩形脉冲序列的功率谱.p讨论：讨论：若表示若表示“1”码的波形码的波形g2(t)=g(t)为为 不归零不归零（NRZ）矩形脉冲，即）矩形脉冲，即 其频谱函数为其频谱函数为当当 f=mfs 时：若时：若m=0，G(0)=Ts Sa(0)0，频谱，频谱Ps(f)中有直流分量中有直流分量若若

15、m为不等于零的整数，为不等于零的整数，频谱频谱Ps(f)中离散谱为零，无定时分量中离散谱为零，无定时分量.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 例例参见教材参见教材P137139自行推导自行推导示意图：示意图：解.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 谱零点带宽谱零点带宽：归纳归纳：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 基带传输基带传输de常用码型常用码型6.2 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课

16、件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 无直流分量，且低频分量小无直流分量，且低频分量小；定时信息丰富；定时信息丰富；高频分量小；高频分量小；不受信源统计特性的影响；不受信源统计特性的影响；有自检能力，有自检能力，编、译码简单编、译码简单。u AMI码、码、HDB3 -1B1T码码u 双相码、双相码、CMI码码 -1B2B码码u 块编码块编码 6.2.1 选码原则选码原则6.2.2 几种常用的传输码型几种常用的传输码型.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 编码规则编码规则：“1”+1、-1交替 “0”0 特点特点：信码有长连0串时，难以获取定时

17、信息。缺点缺点：1 AMIAMI 码码 传号极性交替码传号极性交替码 信 码：1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMI码：+1 0 0-1+1 0 0 0 0 0 0 0 1+1 0 0 1+1应用应用：PCM24路基群（北美系列）1.544Mb/s的线路码型。举例举例：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 2 HDBHDB3 3码码33阶高密度双极性码阶高密度双极性码 编码规则：编码规则：u 连“0”个数不超过3个时，遵循AMI的编码规则；u 连“0”个数超过3个时，将第4个“0”改为非“0”脉冲

18、，记为V+或V-，称为破坏脉冲。u 相邻V码的极性必须交替出现（确保无直流）；u 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。u V码之后的传号码极性也要交替。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 信码 1000 1 00 1 000 0 1 000 0 1 1 0 00 0 1 1 HDB3码 -1000+1 00-1 000V-+1 000V+-1+1 B-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

19、律PCM 四次群以下的线路接口码型。10001 1001 特点：举例：译码：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 “0 0”01 01；“1 1”10 10 带宽比原信码大1倍。3 双相码双相码 曼彻斯特码曼彻斯特码（Manchester）信码 1 1 0 1 0 0 1 0双相码 10 10 01 10 01 01 10 01 局域网中的传输码型。编码规则：特点：缺点：应用：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 4 CMI CMI 码码 传号反转码传号反转码 特点：双极性二电平

20、码，连码个数不超过3个。编码规则：“1”1 1、0 0 交替 “0”01 应用：A律PCM四次群的接口码型；速率低于8.448Mb/s的光缆传输系统中。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 5 nBmB码码 (mn)m位二进制码（新码组）n位二进制码（原信码组）2n 种组合2m 种组合 从 2m 种中选择许用码组，其余为禁用码组.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 u 例如：4B/3T码，把4个二进制码变换成3个三元码，1B/1T码的改进型。u 在相同的码速率下，4B/3T码的信

21、息容量大于1B/1T，因而可提高频带利用率。u 4B/3T码、8B/6T码等适用于高速数据传输系统，如 高次群同轴电缆传输系统。6 nBmT码码 (m n)m位二进制码（新码组）n位二进制码（原信码组）.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 数字基带信号传输数字基带信号传输 与 码间串扰码间串扰6.3.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 基带传输系统基带传输系统组成组成 基带传输系统基带传输系统模型模型6.3.1 系统组成系统组成 与 传输模型传输模型.西安电子科技大学西安电子科技

22、大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：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 错错误误码码元元.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 何谓何谓 ISI ISI？产生产生ISIISI的原因的原因？误误码码原原因因n n 系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判决造成干扰。前码元的判决造成干扰。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学

23、院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 an 对应的基带信号对应的基带信号 基带传输总特性基带传输总特性6.3.2 定量分析定量分析an：发送滤波器的发送滤波器的 输入符号序列，输入符号序列，取值为取值为0、1或或-1，+1.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n 如何消除 ISI？n 如何抑制 n(t)？接收滤波器输出信号：接收滤波器输出信号：设抽样时刻设抽样时刻 ，则抽样值为：，则抽样值为：ISI值值 噪声噪声 研究的问题：延时延时.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 无无码间

24、串扰码间串扰de基带传输特性基带传输特性6.4.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 若能使若能使:,则则无无ISI怎么做？怎么做？做不到做不到 关注抽样时刻关注抽样时刻等等TB的零的零点点6.4.1 消除码间串扰消除码间串扰的设计思想设计思想.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 含义：含义：本本码元抽样时刻码元抽样时刻有值有值；其他其他码元抽样时刻均码元抽样时刻均为为0。6.4.2 无无码间串扰码间串扰的条件条件n 时域时域条条件件.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院

25、通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 根据根据根据根据，并利用时域条件：并利用时域条件：并利用时域条件：并利用时域条件：分段分段积分积分求和求和n 频域频域条条件件.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 则有则有=1令令1利用利用时域时域条件：条件：TB即得即得即得即得频域频域频域频域条件条件.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 频域频域条件条件：检验或设计H H()能否消除码间串扰的理论依据。含义含义.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作

26、：曹丽娜课件制作：曹丽娜 示例：示例：注：注：TS=TB.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 6.4.3 H()的设计设计 1 理想低通特性理想低通特性 奈奎斯特带宽（最窄带宽）奈奎斯特速率（无ISI的最高波特率）.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 u存在问题存在问题:特性陡峭 不易实现；响应曲线尾部收敛慢，摆幅大，对定时要求严格。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信

27、工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 59u余弦滚降特性余弦滚降特性 p为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降，这称为性的边沿缓慢下降，这称为“滚降滚降”。p一种常用的滚降特性是余弦滚降特性，如下图所示：一种常用的滚降特性是余弦滚降特性，如下图所示：只要只要H()在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）呈奇对在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）呈奇对称的振幅特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实现称的振幅特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实现无码间串扰传输。无码间串扰传输。奇对称的

28、余弦滚降特性奇对称的余弦滚降特性.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 fN 奈奎斯特带宽奈奎斯特带宽f 超出超出 fN的扩展量的扩展量2 余弦滚降特性余弦滚降特性.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 uu 余弦滚降特性余弦滚降特性 与与 时域响应：时域响应：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 越大，越大，h(t)的拖尾衰减越快

29、，的拖尾衰减越快，但但 B u 几种滚降特性几种滚降特性 和和 响应曲线：响应曲线：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 各抽样值之间增加一个零点各抽样值之间增加一个零点,尾部衰减较快尾部衰减较快 u 升升余弦滚降余弦滚降：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 归纳归纳QQA A部分响应技术部分响应技术（见6.7）西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹

30、丽娜课件制作：曹丽娜 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 滚降系数滚降系数系统带宽系统带宽无无ISI的最高频带利用率的最高频带利用率无无ISI的最高码元速率的最高码元速率Baud=1(Baud/Hz）例例（1 1）H(f)满足满足无码间串扰的频域条件无码间串扰的频域条件（2）（3）解解.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 基带传输系统基带传输系统的抗抗噪噪声性能声性能6.5研究：在无无ISI条件下，噪声n(t)引起的误码率P Pe e .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工

31、程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 高斯高斯高斯高斯 EnR(t)=0高斯高斯高斯高斯 白噪白噪白噪白噪 En(t)=0n nR(t)特特性性x(t)=s(t)+nR(t)PenR(t)6.5.1 二进制二进制双双极性基带系统极性基带系统的Pen 分析模分析模型型 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 nR(t)的一维概率密度函数为 可简记为：可简记为：对于对于双极性双极性基带信号，其基带信号，其抽样值为（抽样值为（+A,-A），），则合成则合成波波 x(t)=s(t)+nR(t)在抽样时刻的取值为在抽样时刻的取值为:

32、高斯高斯n x(t)特特性性 .西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 x(kTB)Vd,判为判为“1”码码 x(kTB)Vd,判为判为“0”码码设判决门限为 Vd，判决规则:VdP(0/1)P(1/0)=P(x Vd)=P(xVd)“1”正确正确错误错误“0”错误错误正确正确n 误码率误码率 Pe.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 u P(0/1)发发 1 错判为错判为 0 的概率的概率:P(0/1).西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课

33、件制作：曹丽娜 u P(1/0)发发 0 错判为错判为 1 的概率的概率:P(1/0).西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 u 双极性双极性基带系统的基带系统的总误码率总误码率:误码率与发送概率误码率与发送概率P(1)、P(0)，信号的峰值，信号的峰值A，噪声功率，噪声功率 n2，以及判决门，以及判决门限电平限电平Vd有关。有关。因此，在因此，在P(1)、P(0)给定时，误码率最终由给定时，误码率最终由A、n2和判决门限和判决门限Vd决定。决定。在在A和和 n2一定条件下，可以找到一个使误码率最小的判决门限电平，称为一定条件下，可以找到

34、一个使误码率最小的判决门限电平，称为最佳门限电平。最佳门限电平。可见可见.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 使Pe最小的判决门限电平P(0/1)P(1/0)P(1)=P(0)时时:P(0/1)=P(1/0)Pe=n 最佳门限电平最佳门限电平.若若P(1)=P(0)=1/2，则有，则有这时，基带传输系统总误码率为这时，基带传输系统总误码率为由上式可见，在发送概率相等，且在最佳门限电平下，由上式可见，在发送概率相等，且在最佳门限电平下，双极性基带系统的总误码率仅依赖于信号峰值双极性基带系统的总误码率仅依赖于信号峰值A与噪声均与噪声均方根值

35、方根值 n的比值的比值,而与采用什么样的信号形式无关。且比而与采用什么样的信号形式无关。且比值值A/n越大，越大，Pe就越小。就越小。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 6.5.2 二进制二进制单单极性基带系统极性基带系统的Pe对于对于单单极性极性基带信号，其基带信号，其抽样值为（抽样值为（+A,0），），则合成则合成波波 x(t)=s(t)+nR(t)在抽样时刻的取值为在抽样时刻的取值为:对比：对比：双双极性极性基带信号，其基带信号，其抽样值为（抽样值为（+A,-A）只需将只需将 的分布中心由的分布中心由-A 移到移到0即可：即可：

36、.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 Vd当当P(1)=P(0)=1/2时，时，Vd*=A/2.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n 归纳归纳 对比对比：等概时：等概时：.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 比较双极性和单极性基带系统误码率可见，当比值比较双极性和单极性基带系统误码率可见，当比值A/n一定时，一定时，双极性双极性基带系统的误码率比单极性的低，抗噪声性能基带系统的误码率比单极性的低，抗噪声性能好。好。在等概

37、条件下，双极性的最佳判决门限电平为在等概条件下，双极性的最佳判决门限电平为0，与信号，与信号幅度无关，因而不随信道特性变化而变，故能保持最佳状态。幅度无关，因而不随信道特性变化而变，故能保持最佳状态。而单极性的最佳判决门限电平为而单极性的最佳判决门限电平为A/2，它易受信道特性变化的，它易受信道特性变化的影响，从而导致误码率增大。影响，从而导致误码率增大。因此，因此，双极性基带系统双极性基带系统比单极性基带系统应用更为广泛。比单极性基带系统应用更为广泛。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 眼眼 图图6.6 估计和调整系统性能的一种实验

38、方法.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n何谓眼图何谓眼图？.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n观察方法观察方法Tc=TB成因成因.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 (a)无无ISI的情况的情况大大“眼睛眼睛”(c)，线迹细而清晰；，线迹细而清晰；(b)有有ISI的情况的情况小小“眼睛眼睛”(d)，且线迹杂乱。，且线迹杂乱。n眼图示例眼图示例TB.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作

39、：曹丽娜课件制作：曹丽娜 u 存在存在噪声噪声时，眼图线迹变成了模糊的带状线；时，眼图线迹变成了模糊的带状线；u 噪声越大，线条越宽、越模糊，噪声越大，线条越宽、越模糊，“眼睛眼睛”张开的越小，张开的越小，甚至闭合。甚至闭合。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n眼图模型眼图模型.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n眼图照片眼图照片(a)无无ISI和和n(t)的情况的情况(b)有一定有一定ISI和和n(t)的情况的情况u 二进制双极性升余弦信号二进制双极性升余弦信号u 三电平

40、部分响应信号三电平部分响应信号.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 部分响应部分响应和时域均衡时域均衡6.7 改善系统性能的两种措施.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n设计目标：设计目标：6.7.1 部分响应系统部分响应系统n设计思想：设计思想：利用部分响应波形利用部分响应波形 进行传输的基带系统进行传输的基带系统.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 观察观察TB思路思路第第类类 部分响应系统部分响应系统 当前当前码元

41、只对码元只对下一个下一个码元产生码间串扰码元产生码间串扰.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 TBTBTBTB 若若g(t)为传送信号的波形，为传送信号的波形，且发送码元且发送码元的的间隔为间隔为TB 则则本本码元码元的的抽样值抽样值 仅仅受受 前一前一码元码元的的相同相同幅度幅度样值样值的的串扰串扰。合成波形合成波形.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 TB Nyquist速率速率：（无（无ISIISI的的 最高波特率）最高波特率）无无ISIISI的最高频带利用率的最高频带利用

42、率:Nyquist带宽：带宽：频谱结构频谱结构 /TB与理想矩形滤波器的相同达到了基带系统在传输二进制序列时的理论极限值。达到了基带系统在传输二进制序列时的理论极限值。.u如果用上述部分响应波形作为传送信号的波形，且发送码元间隔为如果用上述部分响应波形作为传送信号的波形，且发送码元间隔为Ts，则在抽样时刻上仅发生前一码元对本码元抽样值的干扰，而与，则在抽样时刻上仅发生前一码元对本码元抽样值的干扰，而与其他码元不发生串扰，见下图其他码元不发生串扰，见下图表面上看，由于前后码元的串扰很大，似乎无法按表面上看，由于前后码元的串扰很大，似乎无法按1Ts的速率进行的速率进行传送。但由于这种传送。但由于这

43、种“串扰串扰”是确定的，在接收端可以消除掉，故仍是确定的，在接收端可以消除掉，故仍可按可按1Ts传输速率传送码元。传输速率传送码元。.u 例例设输入的二进制码元序列为设输入的二进制码元序列为ak，并设，并设ak的取值为的取值为+1及及-1（对应（对应于于“1”及及“0”）。）。接收波形接收波形g(t)在相应时刻上（第在相应时刻上（第k个时刻上）的抽样值为个时刻上）的抽样值为Ck，Ck=ak+ak-1 或或 ak=Ck-ak-1 式中式中 ak-1 是是ak的前一码元在第的前一码元在第k个时刻上的抽样值个时刻上的抽样值（串扰值）。（串扰值）。由于串扰值和信码抽样值相等，因此由于串扰值和信码抽样值

44、相等，因此g(t)的抽样值将有的抽样值将有 -2、0、+2三种取值，即成为伪三进制序列。三种取值，即成为伪三进制序列。如果前一码元如果前一码元ak-1已经接收判定，则接收端可根据收到的已经接收判定，则接收端可根据收到的Ck，由上式得到由上式得到ak的取值。的取值。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 实现方法实现方法.96p例如：例如：输入信码输入信码 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 发送端发送端ak +1 1 +1+1 1 1 1 +1 1+1 +1 发送端发送端Ck 0 0 +2 0 2 2 0 0 0 +2接收端接收端

45、Ck 0 0 +2 0 2 0 0 0 0 0+2恢复的恢复的ak +1 1 +1+1 1 1+1 1 +1 1+3由上例可见，自由上例可见，自Ck 出现错误之后，接收端恢复出来的出现错误之后，接收端恢复出来的ak 全部是错误的。此外，在接收端恢复全部是错误的。此外，在接收端恢复ak 时还必须有正确的时还必须有正确的起始值（起始值（+1），否则，即使没有传输差错也不可能得到正确），否则，即使没有传输差错也不可能得到正确的的ak 序列。序列。.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 (a)(a)原理方框图原理方框图 预编码：预编码：可消除接收

46、端的可消除接收端的“差错传播差错传播”现象现象:bk=ak bk-1（模（模2加）即加）即 ak=bk bk-1 Ck=bk+bk-1 相关编码相关编码:（算数加）（算数加）接收端对Ck作“模模2 判决判决”即可恢复即可恢复ak ：Ckmod2=bk+bk-1 mod2=ak得到了得到了ak，但不需要预先知道但不需要预先知道ak-1.u ak和和bk为二进制双极性码，其取值为为二进制双极性码，其取值为+1及及-1（对应于（对应于“1”及及“0”）ak 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 bk-1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 bk 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1

47、0 Ck 0 +2 0 0 +2 +2 +2 0 2 0 0 Ck 0 +2 0 0 +2 +2 +2 0 0 0 0 0 ak 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1判决规则：判决规则：此例说明，由当前值此例说明，由当前值Ck可直接得到当前的可直接得到当前的ak，错误不会传播，错误不会传播下去，而是局限在受干扰码元本身位置。下去，而是局限在受干扰码元本身位置。例例.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 (b)(b)实际系统组成框图实际系统组成框图u第第类部分响应系统方框图类部分响应系统方框图.西安电子科技大学西安电子科技大学 通

48、信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 n常见的五类部分响应波形常见的五类部分响应波形.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 第第类类 部分响应系统部分响应系统相关编码：相关编码：Ck=bk-bk-2 预编码：预编码：bk=ak bk-2 即即ak=bk bk-2 对对Ck作作模模2判决判决以恢复以恢复ak：Ckmod2=bk-bk-2 mod2=bk bk-2=ak当前当前码元只对码元只对下下一个下下一个码元产生码间串扰码元产生码间串扰.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制

49、作：曹丽娜 注意注意缺点缺点.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 均衡器均衡器为了减小码间串扰影响，在系统中插入一种可调滤为了减小码间串扰影响，在系统中插入一种可调滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。波器称为均衡器。均衡器的种类：均衡器的种类：频域均衡器：从校正系统的频率特性出发，频域均衡器：从校正系统的频率特性出发，利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或系统利用一个可调滤波器的频率特性去补偿信道或系统的频率特性，使包括可调滤波器在内的基带系统的的频率特性，使包括可

50、调滤波器在内的基带系统的总特性接近无失真传输条件。总特性接近无失真传输条件。时域均衡器：直接校正已失真的响应波形，时域均衡器：直接校正已失真的响应波形，使包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满足使包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。无码间串扰条件。时域均衡时域均衡.西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 均衡器均衡器为了减小码间串扰影响，在系统中插入一种可调滤为了减小码间串扰影响，在系统中插入一种可调滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器来校正或补偿系统特性。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。波器称为均衡