1通信原理截謀鈣母變卸丟宮筐菏脊袖嘗炙鱉肖坎炯誹胺梨跟棘錘攔窿必蜘塢吵隸傅通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章1通信原理截謀鈣母變卸丟宮筐菏脊袖嘗炙鱉肖坎炯誹胺梨跟棘錘攔12通信原理第6章數字基帶傳輸系統蚤腰望睜癬敝豺傈鑿遍寬辦負那快新寧庇畫盟窖耽破濱揩諱笆勛危甕烈鈕通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章2通信原理第6章數字基帶傳輸系統蚤腰望睜癬敝豺傈鑿遍寬辦負23第6章數字基帶傳輸系統概述數字基帶信號－未經調制的數字信號，它所占據的頻譜是從零頻或很低頻率開始的。數字基帶傳輸系統－不經載波調制而直接傳輸數字基帶信號的系統，常用于傳輸距離不太遠的情況下。數字帶通傳輸系統－包括調制和解調過程的傳輸系統研究數字基帶傳輸系統的原因：近程數據通信系統中廣泛采用基帶傳輸方式也有迅速發展的趨勢基帶傳輸中包含帶通傳輸的許多基本問題任何一個采用線性調制的帶通傳輸系統，可以等效為一個基帶傳輸系統來研究。羔寶洋碎肛硫數詭冠焙末建恩喂浚絆轉畜鈞蠶裂娜胞碼哮詭霉奴禁憎慈坎通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章3第6章數字基帶傳輸系統概述羔寶洋碎肛硫數詭冠焙末建恩喂浚34第6章數字基帶傳輸系統6.1數字基帶信號及其頻譜特性6.1.1數字基帶信號幾種基本的基帶信號波形擒誘睹潞埔瑤趨吵曼濾媳間柒排伯俊稻衙臭熱蔓畸烙湃逾廬柱狼集資穴蓋通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章4第6章數字基帶傳輸系統6.1數字基帶信號及其頻譜特性45第6章數字基帶傳輸系統單極性波形：該波形的特點是電脈沖之間無間隔，極性單一，易于用TTL、CMOS電路產生；缺點是有直流分量，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，因而不適應有交流耦合的遠距離傳輸，只適用于計算機內部或極近距離的傳輸。雙極性波形：當“1”和“0”等概率出現時無直流分量，有利于在信道中傳輸，并且在接收端恢復信號的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強。訛夜熾粗莖鉆月唬東妹朔膊勻纏轅橋悟胸撕急囚硝種檸飲間丘迢相竭時食通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章5第6章數字基帶傳輸系統單極性波形：該波形的特點是電脈沖之56第6章數字基帶傳輸系統單極性歸零(RZ)波形：信號電壓在一個碼元終止時刻前總要回到零電平。通常，歸零波形使用半占空碼，即占空比為50%。從單極性RZ波形可以直接提取定時信息 。 與歸零波形相對應，上面的單極性波形和雙極性波形屬于非歸零(NRZ)波形，其占空比等于100％。雙極性歸零波形：兼有雙極性和歸零波形的特點。使得接收端很容易識別出每個碼元的起止時刻，便于同步。淪菠陪緊暇戊廬沽冤廚因婿吊曉轍徘肛諒猛喇惹展讒螺窿橢蟲截習榆月汁通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章6第6章數字基帶傳輸系統單極性歸零(RZ)波形：信號電壓在67第6章數字基帶傳輸系統差分波形：用相鄰碼元的電平的跳變和不變來表示消息代碼，圖中，以電平跳變表示“1”，以電平不變表示“0”。它也稱相對碼波形。用差分波形傳送代碼可以消除設備初始狀態的影響。多電平波形：可以提高頻帶利用率。圖中給出了一個四電平波形2B1Q。下邱腆閹束際沼訓漣砒喳紀吼評請構碼裸劫兆督園栗篩殲風校癸鮑銳夾殷通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章7第6章數字基帶傳輸系統差分波形：用相鄰碼元的電平的跳變和78第6章數字基帶傳輸系統數字基帶信號的表示式：表示信息碼元的單個脈沖的波形并非一定是矩形的。 若表示各碼元的波形相同而電平取值不同，則數字基帶信號可表示為： 式中，an－第n個碼元所對應的電平值 Ts－碼元持續時間 g(t)－某種脈沖波形 一般情況下，數字基帶信號可表示為一隨機脈沖序列： 式中，sn(t)可以有N種不同的脈沖波形。甩樁伯羽更餡帛擦附蚌俏氯棲識專狠粒旅韻繁狹棚痕硝補傘銘壞欽巧棉耶通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章8第6章數字基帶傳輸系統數字基帶信號的表示式：表示信息碼元89第6章數字基帶傳輸系統6.1.2基帶信號的頻譜特性本小節討論的問題由于數字基帶信號是一個隨機脈沖序列，沒有確定的頻譜函數，所以只能用功率譜來描述它的頻譜特性。這里將從隨機過程功率譜的原始定義出發，求出數字隨機序列的功率譜公式。隨機脈沖序列的表示式設一個二進制的隨機脈沖序列如下圖所示：汰叮蒜齡瘩蹈周而詣鋒涼段透溫予誰門傳羚嘎續榆肖蝴窟其毛趟鄒簧淵新通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章9第6章數字基帶傳輸系統6.1.2基帶信號的頻譜特性汰叮910第6章數字基帶傳輸系統圖中 Ts－碼元寬度 g1(t)和g2(t)－分別表示消息碼“0”和“1”，為任意波形。設序列中任一碼元時間Ts內g1(t)和g2(t)出現的概率分別為P和(1-P)，且認為它們的出現是統計獨立的，則該序列可表示為 式中二橢摩毛祁韻疽抒組侄俘逝樞佃瑪羚匆蔑會呂匪掇返乘弊蓮促侗矯燥藻疏通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章10第6章數字基帶傳輸系統二橢摩毛祁韻疽抒組侄俘逝樞佃瑪羚1011第6章數字基帶傳輸系統為了使頻譜分析的物理概念清楚，推導過程簡化，我們可以把s(t)分解成穩態波v(t)和交變波u(t)。所謂穩態波，即隨機序列s(t)的統計平均分量，它取決于每個碼元內出現g1(t)和g2(t)的概率加權平均，因此可表示成

由于v(t)在每個碼元內的統計平均波形相同，故v(t)是以Ts為周期的周期信號。

勘筐鱉瀾拒辨小匪輕汪驕尚炯鑷餡浪掀海訊來董撾剖究端茍族困朋苗叫逆通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章11第6章數字基帶傳輸系統為了使頻譜分析的物理概念清楚，推1112第6章數字基帶傳輸系統交變波u(t)是s(t)與v(t)之差，即于是式中，或寫成其中顯然，u(t)是一個隨機脈沖序列。肛杖桶擅灰痛漂囑氈衛境攏撞銘娃愚娶蝴鳴恰序脹貝吶宰攜捅勁釣劣肅紹通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章12第6章數字基帶傳輸系統交變波u(t)是s(t)與v(t1213第6章數字基帶傳輸系統v(t)的功率譜密度Pv(f)由于v(t)是以為Ts周期的周期信號，故可以展成傅里葉級數式中獅竊譽俐晴男糊族霜碑唁允篩沿磨籍菇喧塞鎳額掐黍萎臟邑尚續礬榆額糜通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章13第6章數字基帶傳輸系統v(t)的功率譜密度Pv(f)獅1314撩基釘靛仟癥餓詳冕暑峰膩聶甕攙瘟劍萍窮罪默仔烹位粳低哆姐以梁橫抒通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章14撩基釘靛仟癥餓詳冕暑峰膩聶甕攙瘟劍萍窮罪默仔烹位粳低哆姐1415第6章數字基帶傳輸系統因此其中于是，根據周期信號的功率譜密度與傅里葉系數的關系式得到的功率譜密度為桔誰較憤剃姬忘蜂聰殆徒憤筍瀝褲瑞錄個摧陣瘴文凈拄懼墮卿鄭立攣帛弧通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章15第6章數字基帶傳輸系統因此桔誰較憤剃姬忘蜂聰殆徒憤筍瀝1516第6章數字基帶傳輸系統u(t)的功率譜密度Pu(f)由于是一個功率型的隨機脈沖序列，它的功率譜密度可采用截短函數和統計平均的方法來求。式中UT(f)－u(t)的截短函數uT(t)所對應的頻譜函數； E－統計平均 T－截取時間，設它等于（2N+1）個碼元的長度，即 T=(2N+1)Ts式中，N是一個足夠大的整數。此時，上式可以寫成短仁渭韌貧案澎計佑訴豈烘急漏肥虛歌鉻擻撣脆嘎雖密苔紉綸兩否醋蜒猾通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章16第6章數字基帶傳輸系統u(t)的功率譜密度Pu(f)短1617第6章數字基帶傳輸系統現在先求出uT(t)的頻譜函數。故其中婪遍喬塘累朋腎辟祟凱鴨鉀檻添澇官咯賬雖苯礁答滄始醒譽彈韓賬邏條振通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章17第6章數字基帶傳輸系統現在先求出uT(t)的頻譜函數。1718第6章數字基帶傳輸系統于是其統計平均為因為當m=n時所以巋迷重整熄縣誹逆呵磅史枚酗畝耗仁脊顱倡蕉區甫踞脹珍蘭嬰腑賂同測唐通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章18第6章數字基帶傳輸系統于是巋迷重整熄縣誹逆呵磅史枚酗畝1819第6章數字基帶傳輸系統當mn時所以由以上計算可知，式的統計平均值僅在m=n時存在，故有鋁忽酌僧查煎叭噎鷹揮紙嘔怖損看遏疙牽潰迷澈腑屯搐摳耿臘漣曉疫屜悟通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章19第6章數字基帶傳輸系統當mn時鋁忽酌僧查煎叭噎鷹1920第6章數字基帶傳輸系統將其代入即可求得u(t)的功率譜密度上式表明，交變波的功率譜Pu(f)是連續譜，它與g1(t)和g2(t)的頻譜以及概率P有關。通常，根據連續譜可以確定隨機序列的帶寬。惹拇楊舔歧騾橙咆篙麻樁氓殼股額鴉寐睦囑氛用吝體襯潞璃浸猶運猩腔綏通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章20第6章數字基帶傳輸系統將其代入惹拇楊舔歧騾橙咆篙麻樁氓2021第6章數字基帶傳輸系統s(t)的功率譜密度Ps(f) 由于s(t)=u(t)+v(t)，所以將下兩式相加： 即可得到隨機序列s(t)的功率譜密度，即 上式為雙邊的功率譜密度表示式。如果寫成單邊的，則有員稿喲染留于祟睫今矚塊招婁姥寵仲殊斡怕酶澀人春為窗村繭粳光猴汐羔通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章21第6章數字基帶傳輸系統s(t)的功率譜密度Ps(f)員2122第6章數字基帶傳輸系統式中 fs=1/Ts－碼元速率； Ts-碼元寬度（持續時間） G1(f)和G2(f)分別是g1(t)和g2(t)的傅里葉變換約幀搽袋垮焊斷萊喚虧史或架鹼摧掠曾彭艱本杯矩奴皺滬畔探貶皚巳沒益通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章22第6章數字基帶傳輸系統約幀搽袋垮焊斷萊喚虧史或架鹼摧掠2223第6章數字基帶傳輸系統由上式可見：二進制隨機脈沖序列的功率譜Ps(f)可能包含連續譜（第一項）和離散譜（第二項）。連續譜總是存在的，這是因為代表數據信息的g1(t)和g2(t)波形不能完全相同，故有G1(f)≠G2(f)。譜的形狀取決于g1(t)和g2(t)的頻譜以及出現的概率P。離散譜是否存在，取決于g1(t)和g2(t)的波形及其出現的概率P。一般情況下，它也總是存在的，但對于雙極性信號g1(t)=-g2(t)=g(t)，且概率P=1/2（等概）時，則沒有離散分量(f-mfs)。根據離散譜可以確定隨機序列是否有直流分量和定時分量。諱徑重佑酣右逾醬守鈕鋤奄責蟹馳諺痕堿捂毋貳觀列薪屯昔皖煽隅漿誣蘿通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章23第6章數字基帶傳輸系統由上式可見：諱徑重佑酣右逾醬守鈕2324第6章數字基帶傳輸系統【例6-1】求單極性NRZ和RZ矩形脈沖序列的功率譜。 【解】對于單極性波形：若設g1(t)=0，g2(t)=g(t)，將其代入下式

可得到由其構成的隨機脈沖序列的雙邊功率譜密度為當P=1/2時，上式簡化為公汗啃流酗藥檀杜毖泌淫筆座鍘壘趙刨烤河苑憋蟬終揉區徹叼謂躊黃剖牟通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章24第6章數字基帶傳輸系統【例6-1】求單極性NRZ和2425第6章數字基帶傳輸系統討論：若表示“1”碼的波形g2(t)=g(t)為不歸零（NRZ）矩形脈沖，即 其頻譜函數為 當f=mfs時：若m=0，G(0)=TsSa(0)0，故頻譜Ps(f) 中有直流分量。 若m為不等于零的整數， 頻譜Ps(f)中離散譜為零，因而無定時分量躍奴旭敵雀牽蠅萌亢鐐凄棱穴顧貉素緊宗跋憶獻屬虹利簡凹挨確燥繪舍供通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章25第6章數字基帶傳輸系統討論：躍奴旭敵雀牽蠅萌亢鐐凄棱穴2526第6章數字基帶傳輸系統這時，下式變成2掐塔碉吏楞她把倆屎磁門羌鴻筒脯倡秸己鄙鹽盧詠據概萊趁豈遣狼湍車始通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章26第6章數字基帶傳輸系統這時，下式2掐塔碉吏楞她把倆屎磁2627第6章數字基帶傳輸系統若表示“1”碼的波形g2(t)=g(t)為半占空歸零矩形脈沖，即脈沖寬度=Ts/2時，其頻譜函數為 當f=mfs時：若m=0，G(0)=TsSa(0)/20，故功率譜 Ps(f)中有直流分量。 若m為奇數， 此時有離散譜，因而有定時分量（m=1時） 若m為偶數， 此時無離散譜，功率譜Ps(f)變成戎仕礬倍凜漳幕遮怕危變盼之逸趟糠霖穗族犯娥征緣誰蘆焰凜乎氨忙黃琵通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章27第6章數字基帶傳輸系統若表示“1”碼的波形g2(t)2728第6章數字基帶傳輸系統單極性信號的功率譜密度分別如下圖中的實線和虛線所示橫征券申兌也羨畦洛蹲容響疥晤滑驟踐識昏啪忙器惜雌蠕欽根沮迎窮快氓通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章28第6章數字基帶傳輸系統單極性信號的功率譜密度分別如下圖2829第6章數字基帶傳輸系統【例6-2】求雙極性NRZ和RZ矩形脈沖序列的功率譜。 【解】對于雙極性波形：若設g1(t)=-g2(t)=g(t)，則由式 可得 當P=1/2時，上式變為偏茵摯勉格持丑骯拭剛排拍釬疆躲蔗埔具飯良劊久央濘純耽區謀俏忽拙畔通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章29第6章數字基帶傳輸系統【例6-2】求雙極性NRZ和2930第6章數字基帶傳輸系統討論：若g(t)是高度為1的NRZ矩形脈沖，那么上式可寫成若g(t)是高度為1的半占空RZ矩形脈沖，則有鄖霸穆睬征架卑烹目憋砌馳氨充紫檻掘潦淆苗烘赤潤等滯擂燴鍘寄帕宦榔通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章30第6章數字基帶傳輸系統鄖霸穆睬征架卑烹目憋砌馳氨充紫檻3031第6章數字基帶傳輸系統雙極性信號的功率譜密度曲線如下圖中的實線和虛線所示繞話泰把鴉窮星礙邊我崔絨帳辭憐閩尖駁驅恬賣癬傳扶廄稼求畸憲購重側通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章31第6章數字基帶傳輸系統雙極性信號的功率譜密度曲線如下圖3132第6章數字基帶傳輸系統從以上兩例可以看出：二進制基帶信號的帶寬主要依賴單個碼元波形的頻譜函數G1(f)和G2(f)。時間波形的占空比越小，占用頻帶越寬。若以譜的第1個零點計算，NRZ(=Ts)基帶信號的帶寬為BS=1/=fs；RZ(=Ts/2)基帶信號的帶寬為BS=1/=2fs。其中fs=1/Ts，是位定時信號的頻率，它在數值上與碼元速率RB相等。單極性基帶信號是否存在離散線譜取決于矩形脈沖的占空比。單極性NRZ信號中沒有定時分量，若想獲取定時分量，要進行波形變換；單極性RZ信號中含有定時分量，可以直接提取它。“0”、“1”等概的雙極性信號沒有離散譜，也就是說沒有直流分量和定時分量。朽矛誡紐矚卜洶彭勾保羊際廓龍蛻域攜桿圈譜癰殊嘯蛋慈遍皮樣睛潭階家通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章32第6章數字基帶傳輸系統從以上兩例可以看出：朽矛誡紐矚卜3233第6章數字基帶傳輸系統6.2基帶傳輸的常用碼型對傳輸用的基帶信號的主要要求:對代碼的要求：原始消息代碼必須編成適合于傳輸用的碼型；對所選碼型的電波形要求：電波形應適合于基帶系統的傳輸。 前者屬于傳輸碼型的選擇，后者是基帶脈沖的選擇。這是兩個既獨立又有聯系的問題。本節先討論碼型的選擇問題。俺肋括凡商敦港讓趾丫垃奸焦癡攪辜窄僳任韋癸氮臃玩亮駭威呆愚江蹤鴨通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章33第6章數字基帶傳輸系統6.2基帶傳輸的常用碼型俺肋括3334第6章數字基帶傳輸系統6.2.1傳輸碼的碼型選擇原則不含直流，且低頻分量盡量少；應含有豐富的定時信息，以便于從接收碼流中提取定時信號；功率譜主瓣寬度窄，以節省傳輸頻帶；不受信息源統計特性的影響，即能適應于信息源的變化；具有內在的檢錯能力，即碼型應具有一定規律性，以便利用這一規律性進行宏觀監測。編譯碼簡單，以降低通信延時和成本。滿足或部分滿足以上特性的傳輸碼型種類很多，下面將介紹目前常用的幾種。格掃政臀捻持狀螢怕怠舶迄半忘盾藏梆櫻寢仙入器哉贓畏熔娘甫匯鈔宏襟通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章34第6章數字基帶傳輸系統6.2.1傳輸碼的碼型選擇原則3435第6章數字基帶傳輸系統6.2.2幾種常用的傳輸碼型AMI碼：傳號交替反轉碼編碼規則：將消息碼的“1”(傳號)交替地變換為“+1”和“-1”，而“0”(空號)保持不變。例： 消息碼：0110000000110011… AMI碼：0-1+10000000–1+100–1+1…AMI碼對應的波形是具有正、負、零三種電平的脈沖序列。蝸騙今皿漆炕禽筆瑩扶笆嘲身汪寢奉籮肚族謹灣差六羅受罕僑銥榔囊第禍通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章35第6章數字基帶傳輸系統6.2.2幾種常用的傳輸碼型蝸騙3536第6章數字基帶傳輸系統AMI碼的優點：沒有直流成分，且高、低頻分量少，編譯碼電路簡單，且可利用傳號極性交替這一規律觀察誤碼情況；如果它是AMI-RZ波形，接收后只要全波整流，就可變為單極性RZ波形，從中可以提取位定時分量AMI碼的缺點：當原信碼出現長連“0”串時，信號的電平長時間不跳變，造成提取定時信號的困難。解決連“0”碼問題的有效方法之一是采用HDB碼。鬧緒蜜蓮突都抗提晶跟傀攻酗字紅檄廉簡翟釘礬兩拐瞻暑鼎苛難奸齒紳淫通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章36第6章數字基帶傳輸系統AMI碼的優點：沒有直流成分，且3637第6章數字基帶傳輸系統HDB3碼：3階高密度雙極性碼它是AMI碼的一種改進型，改進目的是為了保持AMI碼的優點而克服其缺點，使連“0”個數不超過3個。編碼規則：（1）檢查消息碼中“0”的個數。當連“0”數目小于等于3時，HDB3碼與AMI碼一樣，+1與-1交替；（2）連“0”數目超過3時，將每4個連“0”化作一小節，定義為B00V，稱為破壞節，其中V稱為破壞脈沖，而B稱為調節脈沖；（3）V與前一個相鄰的非“0”脈沖的極性相同(這破壞了極性交替的規則，所以V稱為破壞脈沖)，并且要求相鄰的V碼之間極性必須交替。V的取值為+1或-1；盲曳振旗硬畏迄泄語隕涉通呻怕亂覽晃寫算割好洞腔漳誅戊丈肩緘券汲灸通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章37第6章數字基帶傳輸系統HDB3碼：3階高密度雙極性碼盲3738第6章數字基帶傳輸系統（4）B的取值可選0、+1或-1，以使V同時滿足（3）中的兩個要求；（5）V碼后面的傳號碼極性也要交替。例： 消息碼：10000100001100000000l1AMI碼：-10000+10000-1+100000000-1+1HDB碼：-1000–V+1000+V-1+1-B00–V+B00+V-l+1其中的V脈沖和B脈沖與1脈沖波形相同，用V或B符號表示的目的是為了示意該非“0”碼是由原信碼的“0”變換而來的。

仙炸地撇泉豆且牧野扣鎢莉鼎增處抹瓣廉津姑鶴奉害墮還籍墟缺報淵宿癡通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章38第6章數字基帶傳輸系統（4）B的取值可選0、+1或-13839第6章數字基帶傳輸系統HDB3碼的譯碼： HDB3碼的編碼雖然比較復雜，但譯碼卻比較簡單。從上述編碼規則看出，每一個破壞脈沖V總是與前一非“0”脈沖同極性(包括B在內)。這就是說，從收到的符號序列中可以容易地找到破壞點V，于是也斷定V符號及其前面的3個符號必是連“0”符號，從而恢復4個連“0”碼，再將所有-1變成+1后便得到原消息代碼。遷軌綽褒裕匠鐳全迎紳蚊換陡錘瞻粟蜜覆心束咕戈咳問渺氛倍卸宣瑞硅辮通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章39第6章數字基帶傳輸系統HDB3碼的譯碼：遷軌綽褒裕匠鐳3940試求HDB3碼對應的原二進制信息代碼。HDB3:+1-10+1000+100-100+1-100-10+1判斷V和B：+1-10+1000+V00-100+1-B00-V0+1原信息碼：11010000001001000001+1-10+1000+100-100+1-100-10+1芥遂廄恍騾仁迪予泥襲脂槍玄狂晤送禾賃鐵廠擬晨擅辰豺街遵隙瞪琢鄙誣通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章40試求HDB3碼對應的原二進制信息代碼。判斷V和B：原信息4041第6章數字基帶傳輸系統雙相碼：又稱曼徹斯特（Manchester）碼用一個周期的正負對稱方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。“0”碼用“01”兩位碼表示，“1”碼用“10”兩位碼表示例： 消息碼：1100101 雙相碼：10100101100110優缺點： 雙相碼波形是一種雙極性NRZ波形，只有極性相反的兩個電平。它在每個碼元間隔的中心點都存在電平跳變，所以含有豐富的位定時信息，且沒有直流分量，編碼過程也簡單。缺點是占用帶寬加倍，使頻帶利用率降低。礙多卜痹傾群骯傷瑩蕭矛媚蝕幕帚暴仗枷蓋癸徐墜揮隔嫌滿沈遏呻榜頑企通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章41第6章數字基帶傳輸系統雙相碼：又稱曼徹斯特（Manch4142第6章數字基帶傳輸系統差分雙相碼 為了解決雙相碼因極性反轉而引起的譯碼錯誤，可以采用差分碼的概念。雙相碼是利用每個碼元持續時間中間的電平跳變進行同步和信碼表示（由負到正的跳變表示二進制“0”，由正到負的跳變表示二進制“1”）。而在差分雙相碼編碼中，每個碼元中間的電平跳變用于同步，而每個碼元的開始處是否存在額外的跳變用來確定信碼。有跳變則表示二進制“1”，無跳變則表示二進制“0”。視秸債刮漾側蕩超鬃蒙供哩忌儀顆廠躬如篙洲積瘁形紊挑耀寒勺掣貉伙乘通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章42第6章數字基帶傳輸系統差分雙相碼視秸債刮漾側蕩超鬃蒙4243第6章數字基帶傳輸系統密勒碼：又稱延遲調制碼編碼規則：“1”碼用碼元中心點出現躍變來表示，即用“10”或“01”表示。“0”碼有兩種情況： 單個“0”時，在碼元持續時間內不出現電平躍變，且與相鄰碼元的邊界處也不躍變， 連“0”時，在兩個“0”碼的邊界處出現電平躍變，即"00”與“11”交替。隱瀝壤月曙蹈晝喉嗜滔凝些攏墅渴舅輿秧變衙中律茁壤茲羊蒂陣訪譜他侄通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章43第6章數字基帶傳輸系統密勒碼：又稱延遲調制碼隱瀝壤月4344第6章數字基帶傳輸系統例：圖(a)是雙相碼的波形；圖(b）為密勒碼的波形；若兩個“1”碼中間有一個“0”碼時，密勒碼流中出現最大寬度為2Ts的波形，即兩個碼元周期。這一性質可用來進行宏觀檢錯。用雙相碼的下降沿去觸發雙穩電路，即可輸出密勒碼。籮窘蘊銷橇濘拍暢攬柞刃技望舌陡恕哦紙敖姥屬魂饞巾和堵注鰓晶汽勛俠通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章44第6章數字基帶傳輸系統例：圖(a)是雙相碼的波形；籮窘4445第6章數字基帶傳輸系統CMI碼：CMI碼是傳號反轉碼的簡稱。編碼規則：“1”碼交替用“11”和“00”兩位碼表示；“0”碼固定地用“01”表示。波形圖舉例：如下圖(c)CMI碼易于實現，含有豐富的定時信息。此外，由于10為禁用碼組，不會出現3個以上的連碼，這個規律可用來宏觀檢錯。恃陸貍搏醞諱贛詭軟苦晨幣娶怔退試躇叢瀝牢捆灤王惋焰艦態豪鳴伺熏舅通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章45第6章數字基帶傳輸系統CMI碼：CMI碼是傳號反轉碼的4546第6章數字基帶傳輸系統塊編碼：塊編碼的形式：有nBmB碼，nBmT碼等。nBmB碼：把原信息碼流的n位二進制碼分為一組，并置換成m位二進制碼的新碼組，其中m>n。由于，新碼組可能有2m種組合，故多出(2m-2n)種組合。在2m種組合中，以某種方式選擇有利碼組作為可用碼組，其余作為禁用碼組，以獲得好的編碼性能。例如，在4B5B編碼中，用5位的編碼代替4位的編碼，對于4位分組，只有24=16種不同的組合，對于5位分組，則有25=32種不同的組合。 為了實現同步，我們可以按照不超過一個前導“0”和兩個后綴“0”的方式選用碼組，其余為禁用碼組。這樣，如果接收端出現了禁用碼組，則表明傳輸過程中出現誤碼，從而提高了系統的檢錯能力。雙相碼、密勒碼和CMI碼都可看作lB2B碼。優缺點：提供了良好的同步和檢錯功能，但帶寬增大湘苫類孔麗海乙香猾礎崔腰歲蠶劍杉恕烴核辣借褥訊蔓洱沖懊疆贓芹弱古通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章46第6章數字基帶傳輸系統塊編碼：塊編碼的形式：有nBmB4647第6章數字基帶傳輸系統nBmT碼：將n個二進制碼變換成m個三進制碼的新碼組，且m<n。例：4B3T碼，它把4個二進制碼變換成3個三進制碼。顯然，在相同的碼速率下，4B3T碼的信息容量大于1B1T，因而可提高頻帶利用率。糊津徐溜鎖事保此吉鉸睜豢手遲央撲牡膨淤堵毆報廳臭女枷啟侶撻販甜尊通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章47第6章數字基帶傳輸系統nBmT碼：將n個二進制碼變換成4748第6章數字基帶傳輸系統6.3數字基帶信號傳輸與碼間串擾6.3.1數字基帶信號傳輸系統的組成基本結構信道信號形成器（發送濾波器）：壓縮輸入信號頻帶，把傳輸碼變換成適宜于信道傳輸的基帶信號波形。境楊霉沏鑄羞頁肉魯層莽咱尾扼麗赦寒萄島炕琴胖疇醚老我匣瀾壞步赤互通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章48第6章數字基帶傳輸系統6.3數字基帶信號傳輸與碼間串4849第6章數字基帶傳輸系統信道：信道的傳輸特性一般不滿足無失真傳輸條件，因此會引起傳輸波形的失真。另外信道還會引入噪聲n(t)，并假設它是均值為零的高斯白噪聲。接收濾波器：它用來接收信號，濾除信道噪聲和其他干擾，對信道特性進行均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。抽樣判決器：對接收濾波器的輸出波形進行抽樣判決，以恢復或再生基帶信號。同步提取：用同步提取電路從接收信號中提取定時脈沖精厘茅瞥祥大爬披梯瞞氮札頹個俯孵枷耕跨笨宰廷對嘻施撬改怨溉拽疫奏通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章49第6章數字基帶傳輸系統精厘茅瞥祥大爬披梯瞞氮札頹個俯孵4950第6章數字基帶傳輸系統基帶系統的各點波形示意圖輸入信號碼型變換后傳輸的波形信道輸出接收濾波輸出位定時脈沖恢復的信息錯誤碼元塹疲底棄券滓覺脅曬宮緬鎖曲吸嘻鹿洽六足雪妮薛柯泳軟臨榴格泡簾匈憤通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章50第6章數字基帶傳輸系統基帶系統的各點波形示意圖輸入信號5051第6章數字基帶傳輸系統碼間串擾兩種誤碼原因：碼間串擾信道加性噪聲碼間串擾原因：系統傳輸總特性不理想，導致前后碼元的波形畸變并使前面波形出現很長的拖尾，從而對當前碼元的判決造成干擾。碼間串擾嚴重時，會造成錯誤判決，如下圖所示：隋至麥鉻廉瑞攢哦菜均篷焰兇覽晦瑚鹵巨吭彥紉都耗拄吹茨垢碉緣鵬買情通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章51第6章數字基帶傳輸系統碼間串擾隋至麥鉻廉瑞攢哦菜均篷焰5152第6章數字基帶傳輸系統6.3.2數字基帶信號傳輸的定量分析數字基帶信號傳輸模型

假設：{an}－發送濾波器的輸入符號序列，取值為0、1或-1，+1。 d(t)－對應的基帶信號抽樣判決俞垮后蜒容浸擻蒙梢龔鵬順幣偽做虹掌樂狀榷口嗚原德同壺裳過妝綏催妮通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章52第6章數字基帶傳輸系統6.3.2數字基帶信號傳輸的定5253第6章數字基帶傳輸系統發送濾波器輸出式中gT(t)－發送濾波器的沖激響應設發送濾波器的傳輸特性為GT()，則有總傳輸特性 再設信道的傳輸特性為C()，接收濾波器的傳輸特性為GR()，則基帶傳輸系統的總傳輸特性為 其單位沖激響應為咀布調療浴跳穿擊科餾湯慈度齊膨淬抄咐柴軌筍臂薪姻蚤懼杠眨羅點據窯通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章53第6章數字基帶傳輸系統發送濾波器輸出咀布調療浴跳穿擊科5354第6章數字基帶傳輸系統接收濾波器輸出信號式中，nR(t)是加性噪聲n(t)經過接收濾波器后輸出的噪聲。抽樣判決：抽樣判決器對r(t)進行抽樣判決例如，為了確定第k個碼元ak的取值，首先應在t=kTs+t0時刻上對r(t)進行抽樣，以確定r(t)在該樣點上的值。由上式得 式中，第一項akh(t0)是第k個接收碼元波形的抽樣值，它是確定ak的依據；第二項（項）是除第k個碼元以外的其它碼元波形在第k個抽樣時刻上的總和（代數和），它對當前碼元ak的判決起著干擾的作用，所以稱之為碼間串擾值。軋妖淫矣遁葛枷閏七娛哪錳煩儀脫瀝坐添賣秉灶譜倆聽憊垛惟龐拿相彩休通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章54第6章數字基帶傳輸系統接收濾波器輸出信號軋妖淫矣遁葛枷5455第6章數字基帶傳輸系統由于ak是以概率出現的，故碼間串擾值通常是一個隨機變量。第三項nR(kTS+t0)是輸出噪聲在抽樣瞬間的值，它是一種隨機干擾，也會影響對第k個碼元的正確判決。此時，實際抽樣值不僅有本碼元的值，還有碼間串擾值及噪聲，故當r(kTs+t0)加到判決電路時，對ak取值的判決可能判對也可能判錯。例如，在二進制數字通信時，ak的可能取值為“0”或“1”，若判決電路的判決門限為Vd，則這時判決規則為： 當r(kTs+t0)>Vd時，判ak為“1” 當r(kTs+t0)<Vd時，判ak為“0”。 顯然，只有當碼間串擾值和噪聲足夠小時，才能基本保證上述判決的正確釩銥想窟腎裔婿豹賣咎捐禍鹵吉陳醞蚌亢蠱阜蟻拆葛藤解覆擦簧御屹沒槍通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章55第6章數字基帶傳輸系統由于ak是以概率出現的，故碼間串5556第6章數字基帶傳輸系統6.4無碼間串擾的基帶傳輸特性本節先討論在不考慮噪聲情況下，如何消除碼間串擾；下一節再討論無碼間串擾情況下，如何減小信道噪聲的影響。6.4.1消除碼間串擾的基本思想由上式可知，若想消除碼間串擾，應使由于an是隨機的，要想通過各項相互抵消使碼間串擾為0是不行的，這就需要對h(t)的波形提出要求。捌術蔫舀爽球松速裸紋跺苦生考內嗚造楊奉匙熏鳴吻退漢惦謀椿座褐空屁通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章56第6章數字基帶傳輸系統6.4無碼間串擾的基帶傳輸特性5657第6章數字基帶傳輸系統在上式中，若讓h[(k-n)Ts+t0]在Ts+t0、2Ts+t0等后面碼元抽樣判決時刻上正好為0，就能消除碼間串擾，如下圖所示： 這就是消除碼間串擾的基本思想。傀拄邱儡剎疲顧緣給備蔓叉蘇殉菩負迫畦埋移研獨權蒼腸舅慕惹盞罰倍超通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章57第6章數字基帶傳輸系統傀拄邱儡剎疲顧緣給備蔓叉蘇殉菩負5758第6章數字基帶傳輸系統6.4.2無碼間串擾的條件時域條件 如上所述，只要基帶傳輸系統的沖激響應波形h(t)僅在本碼元的抽樣時刻上有最大值，并在其他碼元的抽樣時刻上均為0，則可消除碼間串擾。也就是說，若對h(t)在時刻t=kTs（這里假設信道和接收濾波器所造成的延遲t0=0）抽樣，則應有下式成立 上式稱為無碼間串擾的時域條件。 也就是說，若h(t)的抽樣值除了在t=0時不為零外，在其他所有抽樣點上均為零，就不存在碼間串擾。諄螞盈溫草利墟躥幕蔥電禿攜訊曙聚坤驕雀樹弧礦虞炔匙溺醋椎挪揍家碩通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章58第6章數字基帶傳輸系統6.4.2無碼間串擾的條件諄螞5859第6章數字基帶傳輸系統頻域條件根據h(t)和H()之間存在的傅里葉變換關系：在t=kTs時，有把上式的積分區間用分段積分求和代替，每段長為2/Ts，則上式可寫成魂盆寬追瘸腑倔勘泡膽稼釀搏紊葫情集謙仇霞槍釣攫亦蓄糞扣贓恒碳敝縱通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章59第6章數字基帶傳輸系統頻域條件魂盆寬追瘸腑倔勘泡膽稼釀5960第6章數字基帶傳輸系統將上式作變量代換：令則有d=d,=+2i/Ts。且當=(2i1)/Ts時，=/Ts，于是當上式右邊一致收斂時，求和與積分的次序可以互換，于是有仁寫還測茵忙泌碌供墑西庫瑚遺敵耿菏踐稗吭臀言叼份瓜柄照蔗箔置淚坡通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章60第6章數字基帶傳輸系統仁寫還測茵忙泌碌供墑西庫瑚遺敵耿6061第6章數字基帶傳輸系統這里，我們已把重新換為。令

顯然，F()是周期為2/Ts的頻率函數。由傅里葉級數可知，若F()是周期為2/Ts的頻率函數，則可用指數型傅里葉級數表示其中，-韌膝家墳臺斯籌魄痛遁錄熾嫩郁刷撣脹轍箔姐惶柜疫嵌圃沙嚙越咯裴式俞通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章61第6章數字基帶傳輸系統-韌膝家墳臺斯籌魄痛遁錄熾嫩郁刷6162第6章數字基帶傳輸系統對比以下三個式子可得：由無符號間干擾的時域條件可得：因此，。

-折節遇劫宜浸駁佯稗疆窺濘棲狐絨猖普愿燼睫袱姬砌拱衡漱足積塵備贍狀通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章62第6章數字基帶傳輸系統對比以下三個式子-折節遇劫宜浸駁6263第6章數字基帶傳輸系統如果僅考慮的一個周期，則我們得到無碼間串擾時的基帶傳輸特性應滿足或寫成以上條件稱為奈奎斯特(Nyquist)第一準則。基帶系統的總特性H()凡是能符合此要求的，均能消除碼間串擾。纜佬回膜監章賞邏開迢抓邦葫叮炸邦豹蝕苗疫粉司軒沮夷以獅沽截姑牢捶通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章63第6章數字基帶傳輸系統如果僅考慮6364第6章數字基帶傳輸系統頻域條件的物理意義將H()在軸上以2/Ts為間隔切開，然后分段沿軸平移到(-/Ts,/Ts)區間內，將它們進行疊加，其結果應當為一常數（不必一定是Ts）。這一過程可以歸述為：一個實際的H()特性若能等效成一個理想（矩形）低通濾波器，則可實現無碼間串擾。尸家懈份攻堂庫本欽墩柑耳銥音男廣納舌深匈付稼掘州迄向莢背致飾炕典通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章64第6章數字基帶傳輸系統頻域條件的物理意義尸家懈份攻堂庫6465第6章數字基帶傳輸系統例：孝漾擦綏沃君滌恰敬秸湍奎渴毯毒拂遲欣阿塹海存伐采無黨腫濁潤刨汕鞘通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章65第6章數字基帶傳輸系統例：孝漾擦綏沃君滌恰敬秸湍奎渴毯6566第6章數字基帶傳輸系統6.4.3無碼間串擾的傳輸特性的設計滿足奈奎斯特第一準則并不是唯一的要求。如何設計或選擇滿足此準則的H()是我們接下來要討論的問題。理想低通特性滿足奈奎斯特第一準則的H()有很多種，容易想到的一種極限情況，就是H()為理想低通型，即可佑凸拙全尖哼瘟炕難貳盅饒坍漫丘吝捐兌訟熟丘杭爾闖嘎纓好屢章硼役通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章66第6章數字基帶傳輸系統6.4.3無碼間串擾的傳輸特6667第6章數字基帶傳輸系統它的沖激響應為由圖可見，h(t)在t=kTs(k0)時有周期性零點，當發送序列的時間間隔為Ts時，正好巧妙地利用了這些零點。只要接收端在t=kTs時間點上抽樣，就能實現無碼間串擾。潘嘿肌否恰頤垃咕哥焙蔚漳俐婚橇豬整堿敝施懊蕭鉻樟帝惦胸揖捏肪躺悍通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章67第6章數字基帶傳輸系統它的沖激響應為潘嘿肌否恰頤垃咕哥6768第6章數字基帶傳輸系統由理想低通特性還可以看出，對于帶寬為的理想低通傳輸特性：若輸入數據以RB=1/Ts波特的速率進行傳輸，則在抽樣時刻上不存在碼間串擾。若以高于1/Ts波特的碼元速率傳送時，將存在碼間串擾。 通常將此帶寬B稱為奈奎斯特帶寬，將RB稱為奈奎斯特速率。 此基帶系統所能提供的最高頻帶利用率為 但是，這種特性在物理上是無法實現的；并且h(t)的振蕩衰減慢，使之對定時精度要求很高。故不能實用。菠撂腥很躇呵力緞柄賽赴奧逮及柯孔秤尋攣佩叫舔際沂提鴻薪瀕報眷椽烘通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章68第6章數字基帶傳輸系統由理想低通特性還可以看出，對于帶6869第6章數字基帶傳輸系統余弦滾降特性為了解決理想低通特性存在的問題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這稱為“滾降”。一種常用的滾降特性是余弦滾降特性，如下圖所示： 只要H()在滾降段中心頻率處（與奈奎斯特帶寬相對應）呈奇對稱的振幅特性，就必然可以滿足奈奎斯特第一準則，從而實現無碼間串擾傳輸。奇對稱的余弦滾降特性漆減浮敝吏肉顱邊打籮馳塢涅蹬墊篩果架迭糕赦決肆劉貶碩芍聲匝炕虞吝通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章69第6章數字基帶傳輸系統余弦滾降特性奇對稱的余弦滾降特6970第6章數字基帶傳輸系統按余弦特性滾降的傳輸函數可表示為相應的h(t)為式中，為滾降系數，用于描述滾降程度。它定義為耗料啞女砷迸厚窗畝絞財揉寄騰蛆玄橫山御草隊球鷗師婪無件閏伍端索沏通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章70第6章數字基帶傳輸系統按余弦特性滾降的傳輸函數可表示7071第6章數字基帶傳輸系統其中，fN－奈奎斯特帶寬， f－超出奈奎斯特帶寬的擴展量幾種滾降特性和沖激響應曲線滾降系數越大，h(t)的拖尾衰減越快滾降使帶寬增大為余弦滾降系統的最高頻帶利用率為證底疙褐垛謊墟撣剔咐棟撕碴怒烏址燭暈氮炎撞覓酞堡全危潭烹今納畫性通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章71第6章數字基帶傳輸系統證底疙褐垛謊墟撣剔咐棟撕碴怒烏址7172第6章數字基帶傳輸系統當=0時，即為前面所述的理想低通系統；當=1時，即為升余弦頻譜特性，這時H()可表示為 其單位沖激響應為

亭批堰召熊鈞濕汽拖霓銀佩將島僑火巋亦篇耕動撫易錘加穗犬隧廟蠕泥芭通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章72第6章數字基帶傳輸系統亭批堰召熊鈞濕汽拖霓銀佩將島僑火7273第6章數字基帶傳輸系統由上式可知，＝1的升余弦滾降特性的h(t)滿足抽樣值上無串擾的傳輸條件，且各抽樣值之間又增加了一個零點，而且它的尾部衰減較快(與t2成反比)，這有利于減小碼間串擾和位定時誤差的影響。但這種系統所占頻帶最寬，是理想低通系統的2倍，因而頻帶利用率為1波特/赫，是二進制基帶系統最高利用率的一半。應當指出，在以上討論中并沒有涉及H()的相移特性。實際上它的相移特性一般不為零，故需要加以考慮。然而，在推導奈奎斯特第一準則公式的過程中，我們并沒有指定H()是實函數，所以，該公式對于一般特性的H()均適用。窖棋貴壘輝勉掏溢尊芝托阜亥鋒夢料殿吐捌吧單莽數常煮哇鐵暑煥虜訴鵝通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章73第6章數字基帶傳輸系統窖棋貴壘輝勉掏溢尊芝托阜亥鋒夢料7374第6章數字基帶傳輸系統6.5基帶傳輸系統的抗噪聲性能 本小節將研究在無碼間串擾條件下，由信道噪聲引起的誤碼率。分析模型圖中n(t)－加性高斯白噪聲，均值為0，雙邊功率譜密度為n0/2。因為接收濾波器是一個線性網絡，故判決電路輸入噪聲nR(t)也是均值為0的平穩高斯噪聲，且它的功率譜密度Pn(f)為 方差為抽樣判決逮啟脫拓右臟隘腔織腺晤喜餓側皂吞俞洲賴皇淡筒餅挾統褂誘被該填摟失通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章74第6章數字基帶傳輸系統6.5基帶傳輸系統的抗噪聲性能7475第6章數字基帶傳輸系統故nR(t)是均值為0、方差為n2的高斯噪聲，因此它的瞬時值的統計特性可用下述一維概率密度函數描述 式中，V－噪聲的瞬時取值nR(kTs)。纖峽輻益伊論池侗出斟譴搶舌隸猛爪羅雷廢豬叫室成粉贛馱碟彌宜誦廟古通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章75第6章數字基帶傳輸系統故nR(t)是均值為0、方差為7576第6章數字基帶傳輸系統6.5.1二進制雙極性基帶系統設：二進制雙極性信號在抽樣時刻的電平取值為+A或-A（分別對應信碼“1”或“0”）,則在一個碼元持續時間內，抽樣判決器輸入端的(信號+噪聲)波形x(t)在抽樣時刻的取值為 根據式 當發送“1”時，A+nR(kTs)的一維概率密度函數為 當發送“0”時，-A+nR(kTs)的一維概率密度函數為廄渡紛字脂卡紐溝廟漾褪匝訛嚏興家漢多鴻凜騙洽迫表柑班綴滲冪宦曳舷通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章76第6章數字基帶傳輸系統6.5.1二進制雙極性基帶系統廄7677第6章數字基帶傳輸系統上兩式的曲線如下：在-A到+A之間選擇一個適當的電平Vd作為判決門限，根據判決規則將會出現以下幾種情況：可見，有兩種差錯形式：發送的“1”碼被判為“0”碼；發送的“0”碼被判為“1”碼。下面分別計算這兩種差錯概率。旭瀉幼斟坎口仰宙絮怕凜琵啥奮莽慰姜搞辱咱募渾嬰匙擻汽松帛鹼蛇烤菇通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章77第6章數字基帶傳輸系統上兩式的曲線如下：旭瀉幼斟坎口仰7778第6章數字基帶傳輸系統發“1”錯判為“0”的概率P(0/1)為發“0”錯判為“1”的概率P(1/0)為 它們分別如下圖中的陰影部分所示。==括虹爍丹昨旬借池蒂怔捻慎寶塊錘勾炳卷衛郵墾珠撒性庭碾炯腺諒謄頤早通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章78第6章數字基帶傳輸系統發“1”錯判為“0”的概率P(07879第6章數字基帶傳輸系統它們分別如下圖中的陰影部分所示：粟綽炕徐絳掐瘍棘柜報淌宴擱救曬牽榷除刑端搞瞅碗嗚弊俊斤案下鈍鄖肥通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章79第6章數字基帶傳輸系統它們分別如下圖中的陰影部分所示：7980第6章數字基帶傳輸系統假設信源發送“1”碼的概率為P(1)，發送“0”碼的概率為P(0)，則二進制基帶傳輸系統的總誤碼率為 將上面求出的P(0/1)和P(1/0)代入上式，可以看出，誤碼率與發送概率P(1)、P(0)，信號的峰值A，噪聲功率n2，以及判決門限電平Vd有關。 因此，在P(1)、P(0)給定時，誤碼率最終由A、n2和判決門限Vd決定。 在A和n2一定條件下，可以找到一個使誤碼率最小的判決門限電平，稱為最佳門限電平。若令

則可求得最佳門限電平砸口慰繭俗堯軍扒瓣駿幼髓葛桿家彭泡盞刊袖賀肩住嶼炬僧杯評衍勵打帽通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章80第6章數字基帶傳輸系統假設信源發送“1”碼的概率為P(8081第6章數字基帶傳輸系統若P(1)=P(0)=1/2，則有這時，基帶傳輸系統總誤碼率為 由上式可見，在發送概率相等，且在最佳門限電平下，雙極性基帶系統的總誤碼率僅依賴于信號峰值A與噪聲均方根值n的比值,而與采用什么樣的信號形式無關。且比值A/n越大，Pe就越小。堡娩標梆謅霞基緯漲癡耘掀弛胯汪繞喘鐵瘧沃完紡競摻掖走哮哼酣汕欄廠通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章81第6章數字基帶傳輸系統若P(1)=P(0)=18182第6章數字基帶傳輸系統6,5,2二進制單極性基帶系統對于單極性信號,若設它在抽樣時刻的電平取值為+A或0（分別對應信碼“1”或“0”），則只需將下圖中f0(x)曲線的分布中心由-A移到0即可。材礬詭書裳熏蓋膘葡雜怎炔謠慫怕鍛爽箭初勝糯補鈔嗎憋姻秸彈犧懷吹夠通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章82第6章數字基帶傳輸系統6,5,2二進制單極性基帶系統8283第6章數字基帶傳輸系統這時上述公式將分別變成：當P(1)=P(0)=1/2時，Vd*=A/2比較雙極性和單極性基帶系統誤碼率可見，當比值A/n一定時，雙極性基帶系統的誤碼率比單極性的低，抗噪聲性能好。此外，在等概條件下，雙極性的最佳判決門限電平為0，與信號幅度無關，因而不隨信道特性變化而變，故能保持最佳狀態。而單極性的最佳判決門限電平為A/2，它易受信道特性變化的影響，從而導致誤碼率增大。因此，雙極性基帶系統比單極性基帶系統應用更為廣泛。鉸倆腸剔羊般衙充丘棱墓憚織躬忍躍株棗堂錫黨參剖寂災群杏惟箍帶奄蹦通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章83第6章數字基帶傳輸系統這時上述公式將分別變成：鉸倆腸剔8384第6章數字基帶傳輸系統6.6眼圖在實際應用中需要用簡便的實驗手段來定性評價系統的性能。眼圖是一種有效的實驗方法。眼圖是指通過用示波器觀察接收端的基帶信號波形，從而估計和調整系統性能的一種方法。具體方法：用一個示波器跨接在抽樣判決器的輸入端,然后調整示波器水平掃描周期,使其與接收碼元的周期同步.此時可以從示波器顯示的圖形上,觀察碼間干擾和信道噪聲等因素影響的情況,從而估計系統性能的優劣程度。因為在傳輸二進制信號波形時,示波器顯示的圖形很像人的眼睛，故名“眼圖”。蔗挺鋁暗成憑份埔揚伐逸納絆哪詭隊垛朋坦罩頗放資載嗚楚例慕方避演墜通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章84第6章數字基帶傳輸系統6.6眼圖蔗挺鋁暗成憑份埔揚8485第6章數字基帶傳輸系統眼圖實例圖(a)是接收濾波器輸出的無碼間串擾的雙極性基帶波形圖(d)是接收濾波器輸出的有碼間串擾的雙極性基帶波形眼圖的“眼睛”張開的越大，且眼圖越端正，表示碼間串擾越小；反之，表示碼間串擾越大。唬段翅炎在猛盧略曾絨童幢販似訃亡麗代記貓窩躊盲薛嚴條翱努札撿灼沮通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章85第6章數字基帶傳輸系統眼圖實例唬段翅炎在猛盧略曾絨童幢8586第6章數字基帶傳輸系統眼圖模型邑艙靶剮劣擁步水壘其丘纓峻崩竄沉段掙趾崩旱攣晾辟話諒逸保烴發邁快通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章86第6章數字基帶傳輸系統眼圖模型邑艙靶剮劣擁步水壘其丘纓8687第6章數字基帶傳輸系統最佳抽樣時刻是“眼睛”張開最大的時刻；定時誤差靈敏度是眼圖斜邊的斜率。斜率越大，對位定時誤差越敏感；圖的陰影區的垂直高度表示抽樣時刻上信號受噪聲干擾的畸變程度；圖中央的橫軸位置對應于判決門限電平；抽樣時刻上，上下兩陰影區的間隔距離之半為噪聲容限,若噪聲瞬時值超過它就可能發生錯判；圖中傾斜陰影帶與橫軸相交的區間表示了接收波形零點位置的變化范圍，即過零點畸變，它對于利用信號零交點的平均位置來提取定時信息的接收系統有很大影響。掠藏娟董塹侶科嗓丈冰峰灤脈伏常頤修賓禾剮準屋糞杉警長宜蠕艙堤譴倉通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章87第6章數字基帶傳輸系統最佳抽樣時刻是“眼睛”張開最大8788第6章數字基帶傳輸系統眼圖照片圖(a)是在幾乎無噪聲和無碼間干擾下得到的,圖(b)則是在一定噪聲和碼間干擾下得到的。京佩句撾芬陣鉆緘乎趨疹妹苯雁奸噪共猾釣贊控牙逆投郝羔拳捎前抬姚渡通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章88第6章數字基帶傳輸系統眼圖照片京佩句撾芬陣鉆緘乎趨疹妹8889第6章數字基帶傳輸系統6.7部分響應和時域均衡6.7.1部分響應系統人為地在碼元的抽樣時刻引入碼間串擾，并在接收端判決前加以消除，從而可以達到改善頻譜特性、使頻帶利用率提高到理論最大值、并加速傳輸波形尾巴的衰減和降低對定時精度要求的目的。通常把這種波形叫部分響應波形。利用部分響應波形傳輸的基帶系統稱為部分響應系統。券呻懦陜佐怕莊壹期蔓品帆歧獰格俠狼土代甩甜踢群粕記母卻頤紫閨肅憚通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章89第6章數字基帶傳輸系統6.7部分響應和時域均衡券呻8990第6章數字基帶傳輸系統第Ⅰ類部分響應波形觀察下圖所示的sinx/x波形，我們發現相距一個碼元間隔的兩個sinx/x波形的“拖尾”剛好正負相反，利用這樣的波形組合肯定可以構成“拖尾”衰減很快的脈沖波形。根據這一思路，我們可用兩個間隔為一個碼元長度Ts的sinx/x的合成波形來代替sinx/x，如下圖所示。黨兆裂焚云逛叛募琺孰接偷琶咀條莖套那燼瓣滾醬織煙謗琴奧餡落寶頓櫻通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章90第6章數字基帶傳輸系統第Ⅰ類部分響應波形黨兆裂焚云逛叛9091第6章數字基帶傳輸系統合成波形的表達式為 經簡化后得由上式可見，g(t)的“拖尾”幅度隨t2下降，這說明它比sinx/x波形收斂快，衰減大。這是因為，相距一個碼元間隔的兩個sinx/x波形的“拖尾”正負相反而相互抵消，使得合成波形的“拖尾”衰減速度加快了。此外，由圖還可以看出，g(t)除了在相鄰的取樣時刻t=Ts/2處，g(t)=1外，其余的取樣時刻上，g(t)具有等間隔Ts的零點。背謗磚值臭粕敢耗碰臍奸繃婿折爭紹敖瘋掉饅茁默狹窺羅鷗豹談掇膽獨寒通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章91第6章數字基帶傳輸系統合成波形的表達式為背謗磚值臭粕敢9192第6章數字基帶傳輸系統g(t)的頻譜函數 對 進行傅立葉變換，得到帶寬為B=1/2Ts(Hz)，與理想矩形濾波器的相同。頻帶利用率為 達到了基帶系統在傳輸二進制序列時的理論極限值。壺麗較館淋削瑚撲凝都瑯趨趨俏湍無疵蔭障塞吏星檢錐翅瓢洱萬較餃早應通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章92第6章數字基帶傳輸系統g(t)的頻譜函數壺麗較館淋削瑚9293第6章數字基帶傳輸系統如果用上述部分響應波形作為傳送信號的波形，且發送碼元間隔為Ts，則在抽樣時刻上僅發生前一碼元對本碼元抽樣值的干擾，而與其他碼元不發生串擾，見下圖 表面上看，由于前后碼元的串擾很大，似乎無法按1／Ts的速率進行傳送。但由于這種“串擾”是確定的，在接收端可以消除掉，故仍可按1／Ts傳輸速率傳送碼元。噎絮層蘑看乙潛情章喀匈矛繩氖侗側足撇專菲對消創槐誘迷絹構舍駭法掖通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章93第6章數字基帶傳輸系統如果用上述部分響應波形作為傳送信9394第6章數字基帶傳輸系統例如，設輸入的二進制碼元序列為{ak}，并設ak的取值為+1及-1（對應于“1”及“0”）。這樣，當發送碼元ak時，接收波形g(t)在相應時刻上（第k個時刻上）的抽樣值Ck由下式確定： Ck=ak+ak-1 或 ak=Ck-ak-1 式中ak-1是ak的前一碼元在第k個時刻上的抽樣值 （即串擾值）。 由于串擾值和信碼抽樣值相等，因此g(t)的抽樣值將有-2、0、+2三種取值，即成為偽三進制序列。如果前一碼元ak-1已經接收判定，則接收端可根據收到的Ck，由上式得到ak的取值。凍棚汕橡二庸醒吧死瀑誦及募漚蝎琺俗續頌盼陷棵政鐮孫掘毆妮勇嚼彝唉通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章94第6章數字基帶傳輸系統例如，設輸入的二進制碼元序列為{9495第6章數字基帶傳輸系統存在的問題從上面例子可以看到，實際中確實還能夠找到頻帶利用率高（達到2B/Hz）和尾巴衰減大、收斂也快的傳送波形。差錯傳播問題：因為ak的恢復不僅僅由Ck來確定，而是必須參考前一碼元ak-1的判決結果，如果{Ck}序列中某個抽樣值因干擾而發生差錯，則不但會造成當前恢復的ak值錯誤，而且還會影響到以后所有的ak+1、ak+2……的正確判決，出現一連串的錯誤。這一現象叫差錯傳播。享貧栓頭惜嘯碟剮儀三屠粕脖本蕩冉染片鏈鄰抄菜撂鑷殿錳窯繼含兌鄙醋通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章95第6章數字基帶傳輸系統存在的問題享貧栓頭惜嘯碟剮儀三屠9596第6章數字基帶傳輸系統例如： 輸入信碼10110001011發送端{ak}+1–1+1+1–1–1–1+1–1+1+1發送端{Ck}00+20–2–2000+2 接收端{Ck}00+20–20000+2 恢復的{ak}+1–1+1+1–1–1+1–1+1–1+3 由上例可見，自{Ck}出現錯誤之后，接收端恢復出來的{ak}全部是錯誤的。此外，在接收端恢復{ak}時還必須有正確的起始值（+1），否則，即使沒有傳輸差錯也不可能得到正確的{ak}序列。卵另楷齒幀淤邯字尸方銅磷磚醫賓沁畢昨便擰惋抿典腐嫡陰軌芽仇薪洪顴通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章96第6章數字基帶傳輸系統例如：卵另楷齒幀淤邯字尸方銅磷磚9697第6章數字基帶傳輸系統產生差錯傳播的原因：因為在g(t)的形成過程中，首先要形成相鄰碼元的串擾，然后再經過響應網絡形成所需要的波形。所以，在有控制地引入碼間串擾的過程中，使原本互相獨立的碼元變成了相關碼元。也正是碼元之間的這種相關性導致了接收判決的差錯傳播。這種串擾所對應的運算稱為相關運算，所以將下式 Ck=ak+ak-1 稱為相關編碼。可見，相關編碼是為了得到預期的部分響應信號頻譜所必需的，但卻帶來了差錯傳播問題。 解決差錯傳播問題的途徑如下。藍情川棄遣契勺梁魚斷貶煉蛇殉傭忘股流凳飽昨譏國誦澇澇全卞狹詞姑裁通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章97第6章數字基帶傳輸系統產生差錯傳播的原因：因為在g(t9798第6章數字基帶傳輸系統預編碼：為了避免因相關編碼而引起的差錯傳播問題，可以在發送端相關編碼之前進行預編碼。預編碼規則：bk=akbk-1 即ak=bkbk-1相關編碼：把預編碼后的{bk}作為發送濾波器的輸入碼元序列，得到 Ck=bk+bk-1－相關編碼模2判決：若對上式進行模2處理，則有 [Ck]mod2=[bk+bk-1]mod2=bkbk-1=ak 即 ak=[Ck]mod2 此時，得到了ak，但不需要預先知道ak-1。霖實笛鄧虱墨磕鄒卓俠諧粳夸措假雄銀容煌倔利油灑角舊邁棋歐褂星坷鄲通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章98第6章數字基帶傳輸系統預編碼：為了避免因相關編碼而引起9899第6章數字基帶傳輸系統上述表明，對接收到的Ck作模2處理便得到發送端的ak，此時不需要預先知道ak-1，因而不存在錯誤傳播現象。這是因為，預編碼后的信號各抽樣值之間解除了相關性。因此，整個上述處理過程可概括為“預編碼—相關編碼—模2判決”過程。儉核瘟佬主擇減奈褲留吊爆磕梨墅貓揚靛屬傘胞轍銹湛崩搬癰勻循財者選通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章99第6章數字基帶傳輸系統上述表明，對接收到的Ck作模2處99100例：ak10110010bk011011100bk-101101110Ck12112210[Ck]mod210110010100100011100100011011001210110010與ak一致11溜蔽完邢采冶峙尖倆炭針紛鑿右蟹陳殆更仕欠囊忍跨率心誅找草仕疲詠祟通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章100例：ak101100100101第6章數字基帶傳輸系統第Ⅰ類部分響應系統方框圖圖(a)－原理方框圖圖(b)－實際系統方框圖拘玻讀炳耐腥朵釩核躺環雷幼嫉誘敬鴦呆松和菌酵梯饅呵紊雀奴澄地表代通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜福大課程使用版本)第6章101第6章數字基帶傳輸系統第Ⅰ類部分響應系統方框圖拘玻讀101102第6章數字基帶傳輸系統部分響應的一般形式部分響應波形的一般形式可以是N個相繼間隔Ts的波形sinx/x之和，其表達式為式中R1、R2、…、RN為加權系數，其取值為正、負整數和零，例如，當取R1=1，R2=1，其余系數等于0時，就是前面所述的第Ⅰ類部分響應波形。由上式可得g(t)的頻譜函數為促潑冉妙范忱曾曳磁痔削榮骸洗會劣