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通信原理课件 第6章 数字基带传输系统

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通信原理第6章数字基带传输系统PPT课件

通信原理第6章数字基带传输系统PPT课件
“1”码 前半个T/2内用正电平表示，后半周 期回归至零
“0”码 用零电平表示
.
27
（2）单极性归零码波形
二进制信号 +E 0 图6.1.2-7 单极性归零码波形示意图
.
28
（3）单极性归零码的特点:
码元间隔明显:有利于同步时钟提取 脉冲窄:有利于减少码元间波形干扰 码元能量小、抗干扰能力差
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。
.
9
(a)基带信号； (b)码型变换后； (c)对(a)进行了码型 及波形的变换，适合 在信道中传输的波形； (d) 信 道 输 出 信 号 ， 波形发生失真并叠加 了噪声； (e) 接 收 滤 波 器 输 出 波形, 与(d)相比， 失真和噪声减弱； (f) 位 定 时 同 步 脉 冲 ； (g)恢复的信息。
t
B
B
B
B
2
2
u(t)
(c)
O
t
图6.1.3 –1 随机脉冲序列示意波形
则该二进制的随机脉冲序列可以由式6.1.3-2表示。
s(t) sn(t) n
(6.1.3 - 2)
其中
sn(t)gg10((ttnnT TB B)),,
概率P
(6.1.3 - 3)
概率1P
.
46
3、 s(t)的功率谱密度Ps(ω)
能够检测信号质量，对噪声和码间串扰具有 较强的抵抗力和自检能力。
编译码设备简单。
.
14
6.1.2 数字基带信号波形及码型
6.1.2.1数字基带信号常见波型
数字基带信号(以下简称为基带信号)的波型 有很多,常见的有:

(通信原理课件)第6章数字基带传输系统

(通信原理课件)第6章数字基带传输系统
(通信原理课件)第6章数字 基带传输系统
• 引言 • 数字基带信号的特性 • 数字基带传输系统的基本组成 • 数字基带传输系统的性能指标 • 数字基带传输系统的常见问题与解决
方案 • 数字基带传输系统的未来发展与展望
01
引言
数字基带传输系统的定义
01
数字基带传输系统是指利用电缆 、光纤等传输介质直接传输数字 信号的系统。
02
它将数字信号转换为适合传输的 电信号或光信号，并在接收端将 这些信号还原为原始的数字信号 。
数字基带传输系统的应用场景
数字基带传输系统广泛应用于局域网 、城域网、广域网等通信网络中，实 现计算机、服务器、路由器等设备之 间的数据传输。
此外，数字基带传输系统还用于光纤 到户、数据中心、云计算等领域，提 供高速、可靠的数据传输服务。
总结词
随着通信技术的发展，对频谱效率的要求越 来越高，因此需要研究和发展更高频谱效率 的调制技术。
详细描述
目前已经有一些调制技术，如QAM （Quadrature Amplitude Modulation，正
交幅度调制）和OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频
传输信道的特性
传输信道会对信号产生衰减、噪声、干扰等影响。
解调器
解调器的作用
将经过传输信道后的信号还原成数字 信号。
解调器的分类
根据不同的解调方式，解调器可以分 为相干解调和非相干解调。
信道解码器
信道解码器的作用
对经过纠错编码的数据进行解码，纠正传输过程中产生的错 误。
信道解码器的分类
根据不同的纠错方式，信道解码器可以分为线性分组码解码 、循环码解码、卷积码解码等。

通信原理 第6章_数字信号的基带传输

通信原理 第6章_数字信号的基带传输

功率谱密度为：
T P(f) S
Sa2
fT
(S
)
S
4
2
0．6 0．4 0．25 0．2
0
2．0
单极性不归零
1．5
P= 0．5
1．0
0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0
双极性不归零 P= 0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0．12
0．08 0．0625
0．04
单极性归零 0．0507 半占空P= 0．5
1
Sa2 (m
)
(
f
16
2
16 m
2
mfs )
TS Sa2 (fTS ) 1 ( f ) 1 Sa2 (m ) ( f
16
2 16
16 m奇数
2
mfs )
4、双极性归零码
∵ g1(t)= Gτ(t)， g2(t)= － Gτ(t)，τ=TS /2，
∴
，G2(f)=－ G1(f)
且当信源等概 p=1/2时，单双极性归零码的
差分码或相对码（Differential encoding）： 差分码又称为相对码，特征是：不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码 1 1 0 1 0 0 1
传号差分码
“1变0不变”，
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
多电平波形
0 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 11
Ts Ts
习题6-1
设二进制符号序列为110010001110，试以 矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性波 形，双极性波形，单极性归零波形，双极 性归零波形，二进制差分波形及八电平波 形。

通信原理 第五版 第6章 数字基带传输系统课件

通信原理 第五版 第6章 数字基带传输系统课件

式
Ps ( f ) Pu ( f ) Pv ( f ) fS P(1 P) G1( f ) G2 ( f ) 2
fS [PG1(mfS ) (1 P)G2 (mfS )] 2 ( f mfS )
可得
m
PS ( f ) 4 f S P(1 P) G( f ) 2 f S (2P 1)G(mf S ) 2 ( f mf S ) m
mf S )
22
第6章 数字基带传输系统
讨论(分两种情况)：
1 若表示“1”码的波形g2(t) = g(t)为不归零（NRZ）矩形脉
冲，即
g
t
1,
t TS 2
其频谱函数为 0, 其他t
G(
f
)
TS
sin f
f TS TS
TS Sa(
f
TS
)
当 f = mfs 时：若m = 0，G(0) = Ts Sa(0) 0，故频谱Ps(f) 中有直流分量。
+E
-E
特点:具有双极性,不归零码的优点，同时可直
接提取位同步信息.
12
5) 差分波形
在差分码中，“1”、“0”分别用电平跳变或不变来表示。 若用电平跳变来表示“1”，则称为传号差分码 ，记作 NRZ(M)。若用电平跳变来表示“0”，则称为空号差分 码，记作NRZ(S)。 1 1 10100 1 00011
Ps(f)中有直流分量。
若m为奇数，
G(mf S )
TS 2
Sa( m
2
)
0
此时有离散谱，因而有定时分量（m=1时）
若m为偶数，
G(mf S )
TS 2
Sa( m
2
)
0

138_(精选)通信原理及System View仿真测试第6章 数字基带传输系统课件

138_(精选)通信原理及System View仿真测试第6章 数字基带传输系统课件

第6章 数字基带传输系统
(1) 码型中应不含直流分量， 且低频分量尽量少。 (2) 码型中高频分量尽量少, 以便节省传输频带和减小串 扰。 所谓串扰， 是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰。 基带信号的高频分量越大， 对邻近线产生的干扰越严重。 (3) 信号的抗噪声能力要强。 产生误码时， 在译码中产 生误码扩散的影响越小越好。 (4) 码型中应包含定时信息， 这样有利于提取位同步信 号。 (5) 编码方案要能适用于信源变化， 与信源的统计特性 无关。
第6章 数字基带传输系统
图6-3 双极性和单极性波形的SystemView仿真模型
第6章 数字基带传输系统
图6-4 双极性不归零和归零信号的波形
第6章 数字基带传输系统
图6-5 单极性不归零和归零信号的波形
第6章 数字基带传输系统
6.2 基带传输的常用码型
6.2.1 传输码的码型选择原则
传输码又称为线路码， 它的结构将取决于实际信道的 特性和系统工作的条件。 由于不同的码型具有不同的特性， 因此在设计适合于给定信道传输特性的码型时， 通常需要 遵循以下原则：
则
同理, 可以分析出RZ的功率谱为
第6章 数字基带传输系统
第6章 数字基带传输系统
例6-2 求双极性波形矩形脉冲序列的功率谱。 解： 对BNRZ， 设 则由式(6-5)和式(6-8)知， 其功率谱密度为
第6章 数字基带传输系统
当P=0.5时 Ps(f)=fs|G(f)|2 其中， G(f)是g(t)的傅里叶变换， 经计算
第6章 数字基带传输系统
图6-6 AMI码图形
第6章 数字基带传输系统
AMI码为三元码， 伪三进制。 其优点有： (1) “0”、 “1”不等概率出现时也无直流。 (2) 零频附近的低频分量小。 因此， 对具有变压器或 者其他交流耦合的传输信道来说， 不易受隔直特性的影响。 (3) 整流后即为RZ码。 (4) 若接收端收到的码元极性与发送端的完全相反， 也 能正确判决。 AMI码的缺点是， 连0码多时， AMI整流后的RZ码连0 也多， 不利于提取位同步信号。

通信原理樊昌信版第6章数字基带传输系统3

通信原理樊昌信版第6章数字基带传输系统3
12
6.5.2 二进制单极性基带系统
f0 ( x )
f1( x )
－A 0 A
f0 ( x )
x
f1 ( x )
13
1、最佳判决门限
2 A P(0) n vd ln 2 A P(1)
（6.5-12）
A 当P(1)=P(0)=1/2时 v 2 2、误码率（设V*d=A/2）
d
眼图可以用来指示接收滤波器的调整，以减 小码间串扰，改善系统性能。
23
眼图的模型
最佳抽样时刻：“眼睛”张开最大的时刻； 判决门限电平：眼图中央的横轴位置对应于判 决门限电平； 对定时误差的灵敏度：眼图斜边的斜率决定了 系统对抽样定时误差的灵敏程度，斜率越大， 对定时误差越灵敏，即要求定时准确；
6.7.1部分响应系统
• 研究问题：基带传输中的有效性问题 • 研究目的：如何设计频带利用率高又可实 现的基带传输系统 • 研究方法：放宽对无码间串扰的要求以提 高有效性
30
问题的提出 由奈奎斯特第一准则知，基带系统的总特性 设计成理想低通特性, 能达到理论上的极限传 输速率，达到最高的频带利用率(2B/Hz)。理 想低通传输特性实现困难，且h(t)的尾巴振荡 幅度大、收敛慢，而对定时要求十分严格。 余弦滚降特性所需的频带加宽了，降低了系 统的频带利用率。 问题：能否找到频带利用率为2B/Hz，满足 “尾巴”衰减大、收敛快，又可实际实现的传 输特性？
34
•讨论g(t)的波形特点
4 cos t / TS g t 2 2 1 4t / TS Ts kTs g (0) 4 , g 1, g 0, k 3 , 5 , 2 2
除了在相邻的取样时刻 t=Ts/2 处 g(t)=1 外， 其余的取样时刻上，g(t) 具有等间隔零点。 g(t)波形的拖尾幅度与t 2成反比，说明g(t)波 形拖尾的衰减速度加快了。

通信工程原理经典课件-数字基带传输系统

通信工程原理经典课件-数字基带传输系统

调制解调器
使用调制解调器对数字信号进行编解码和传输。
交换机
路由器
用于建立和维护通信链路，实现数据的传输和交换。
将数据包路由到目标节点，实现远程通信和数据传 输。
基带等化
信道失真
在传输过程中，信号可能会受到噪声、衰减或干扰等因素的影响，导致信道失真。
均衡器
使用均衡器对信号进行调整和修正，以恢复信号的完整性和准确性。
标准化规范
数字基带传输系统的设计和实现需要遵循一系列 标准和规范，确保数据的有效传输。
难度挑战
设计和优化数字基带传输系统需要考虑信道损耗、 干扰和噪声等复杂因素。
数模转换
1 数字信号
将模拟信号转换为数字信号，以便在数字系统中传输和处理。
2 采样过程
通过对模拟信号进行离散采样，将连续信号转换为离散的数字信号。
纠错编码
1
错误检测
பைடு நூலகம்
通过增加冗余信息，使接收端能够检测和纠正传输过程中的错误。
2
编码方案
常用的纠错编码方案包括海明码、维特比码和卷积码等。
3
数据完整性
纠错编码可以提高数据传输的完整性和可靠性，减少传输错误和丢失。
3 量化技术
通过将连续幅度值转换为离散级别值，实现模拟信号的数字化表示。
基带调制
1
调幅
将数字信号转换为模拟信号的一种方法，
调频
2
调整载波的幅度以表示不同数值。
通过改变载波频率，实现数字信号与模
拟载波的传输。
3
调相
通过改变载波的相位，将数字信号编码 为模拟信号。
线性传输系统
传输介质
选择适当的传输介质，如光纤或电缆，以确保信号 的传输质量。

通信原理樊昌信课件第六章数字基带传输系统

通信原理樊昌信课件第六章数字基带传输系统

f P ( 1 P ) G ( f ) G ( f ) s 1 2
2
推出最简单的4种码型功率谱图
1、单极性不归零码
A
Ts 2
g1 (t )
付立叶变换
G ( f ) AT Sa ( fT ) 1 s s
1 T
s

Ts 2
t
2 T
s
f
g 2 (t )
付立叶变换
G 0 2(f )
2 A 2m Sa ( ) (f m ) f s 16 2 m
另P 一 ( f ) f 方 P ( 1 P ) G 面 ( f ) G ( f ) u s 1 2
T 1 1 T s s f ( 1 ) A Sa ( f ) 0 s 2 2 2 2

T
t
付立叶变换
f
双极性归零码的功率谱密度图
2 A T fT 2 s s Sa ( ) 用 1 ~ 3 类似方法可得 P ( f ) 双RZ 极 . 双边 4 2
1 T
s
2 T
s
3 T
s
4 T
s
f
§6.2 基带传输的常用码型
数字基带码型设计的原则
(1) 对信源具有“透明性”
采用码型A和采用码型B对信源没有影响
无码间串扰的h的频谱图举例叠加后在中间区间内不是常数因此不满足无码间串扰条件会产生串扰叠加后在中间那个区间内是常数因此满足无码间串扰条件不会产生串扰称为奈奎斯特带宽换算成fhz为记为可见无码间想传输函数的截止频率可以是码元速率的一半无码间串扰的传输特性的设计1无码间串扰的理想传输函数无码间串扰的理想传输函数的演示在峰值点上取样无码间串扰的关系理想低通系统换性质可知根据门函数反傅里叶变理想低通无码间串扰系统的频带利用率hzbaud例1若在03000hz频段的理想信道上传输12000bits的二进制信号和四进制信号哪个有码间串扰哪个没有码间串扰

第6章数字基带传输系统

第6章数字基带传输系统
g(tnTs)
g1 (t g2 (t
nTs ) nTs )
（出现符号“ 0”时） （出现符号“1”时）
an — 第n个消息符号所对应的电 平值（0、1或 1、1等）
第6章 数字基带传输系统
6.1.2 数字基带信号的频谱特性
基带信号为一随机脉冲序列 问题：随机序列的谱分析 ➢ 分析数字基带随机信号功率谱的目的
第6章 数字基带传输系统
AMI码的特点
（1）由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电 位保持不变；所以由AMI码确定的基带信号无直流分量， 且只有很小的低频分量； （2 ）不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。
解码规则：-1变换成+1。
第6章 数字基带传输系统
2、HDB3码 （三阶高密度双极性码） • 编码规则:
第6章 数字基带传输系统
6.2.2 几种常用的传输码型
1、AMI（传号交替反转码） • 编码规则:
消息代码中的0 →传输码中的0 消息代码中的1 → 传输码中的+1、-1交替 • 例如: 消息代码:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 AMI码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1
1. 根据功率谱的特点设计传输信道以及合理的传 输方式。
2. 是否含有定时信号，作为同步的基础。
第6章 数字基带传输系统
时域
s(t) sn (t) n
sn
(t
)
g1(t g2 (t
nTs ) nTs )
概率为P 概率为1 P
举例
第6章 数字基带传输系统
谱分析方法：
lim Ps ()
T

通信原理第6章数字基带传输系统

通信原理第6章数字基带传输系统
通信原理
第6章 数字基带传输系统
1
第6章 数字基带传输系统
内蒙古大学电子信息工程学院
《通信原理》
6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.2 基带传输的常用码型 6.3 数字基带信号传输与码间串扰 6.4 无码间串扰的基带传输特性 6.5 基带传输系统的抗噪声性能 6.6 眼图 6.7 部分响应和时域均衡
2
前言
内蒙古大学电子信息工程学院
本章主要内容
《通信原理》
了解数字基带信号的特性，包括波形、码型和频谱特性，重点 研究如何设计基带传输的总特性，以消除码间干扰；
研究如何有效地减小信道加性噪声的影响，以提高系统抗噪声 性能 。
介绍一种利用实验手段，方便地估计系统性能的方法：眼图
提出改善数字基带传输性能的两个措施: 1. 时域均衡 2. 部分响应
图6-2 随机脉冲序列示意波形
t
14
6.1 数字基带信号及其频谱特性
内蒙古大学电子信息工程学院
《通信原理》
6.1.2 基带信号的频谱特性——随机序列的功率谱
研究随机序列频谱的目的：
了解信号频谱特性：频带宽度，频谱分量，有无直流分量等。
合理选择匹配信道或根据信道特性选择合适的码型；
确定是否包含位定时（位同步）信息。
3
内蒙古大学电子信息工程学院
前言
《通信原理》
数字基带信号与数字基带传输系统
数字基带信号：未经调制的数字信号，所占据的频谱是从 零频或很低的频率开始的。
数字基带传输系统：在某些具有低通特性的有线信道中，特 别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调 制而直接进行传输。
数字带通(频带)传输系统：包括调制和解调过程的传输系统。 在无线或光纤信道等具有带通特性的信道中，数字基带信号必 须经过载波调制才能传输。
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功率谱
fs pG1(mf s ) (1 p)G2 (mf s ) 2 ( f mf s ) 离散线谱
m
u ( t ) 的功率谱
UT ( )

uT
(t
)
e
j
t
dt
UT ( f )
N
an g1 (t _nTs )_ g2 (t _nTs ) e j 2 f t dt
n N
N
6.1.1 基带信号波形（电气特征）
单极性非归零
10 010 11
Ts
单极性归零
τ
双极性非归零
E 1 0 0 1 0 1 1 0
_E
双极性归零
Ts Ts ：码元宽度
特征：非归零和归零信号的码元宽度相同，但占空比τ不 同，导致信号频谱不同。
多值波形 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1
Ps ( f )
fs pG1(mfs ) (1 p)G2 (mfs ) 2 ( f mfs )
m
fs p(1 p) | G1( f ) G2 ( f ) |2
单极性非归零信号功率谱 双极性非归零信号功率谱
特性： 基带信号频谱的延伸范围取决于单个脉冲波形 G( f )，不同码型仅改变加权系数；
第六章 数字基带传输系统
主要内容
➢ 数字基带信号的频谱结构 ➢ 基带信号传输的常用码型 ➢ 码间串扰的基本概念 ➢ 奈奎斯特第一准则 ➢ 抗噪声性能的分析方法 ➢ 眼图分析
重点
➢ 基带信号的频谱特征 ➢ 常用码型的规则和选
择方法 ➢ 奈奎斯特第一准则的
应用 ➢ 最佳门限电平
6.0 概念 6.1 数字基带信号及其频谱特性 6.2 基带传输的常用码型 6.3 基带信号传输与码间串扰 6.4 无码间串扰的基带传输特性 6.5 基带传输系统的抗噪声性能 6.6 眼图 *6.7 部分响应系统 *6.8 时 域 均 衡
基带传输系统框图
原生
基带 基带 编码
G( )
波形 形成
C( )
信 道
R( )
接收 滤波器
再生 判决
再生
基带
译码
噪声
位同步 定时脉冲 再生基带信号
再生信号波形
接收基带
判 决
再 生
0101
判决门限
t
t
0 101
t
抗干扰性好
6.1 数字基带信号及其频谱特性
6.1.1 基带信号波形 6.1.2 基带信号表达式 6.1.3 基带信号频谱
作业
作业
习题 6-1、6、7、8、12、16
6.0 概念
➢数字基带传输：将由PCM或增量调制所获得的数字信号， 或信源编码所输出的数字信号（即基带信号）不经过频谱 搬移，只经过简单的码型变换后进行传输。
➢数字带通(频带)传输（数字调制）：对基带信号进行数 字调制与解调的过程称为频带传输或数字调制。
a e j 2 f nTs n
G1( f )_ G2 ( f )
n N
∵ | UT ( f ) |2 = UT ( f ) ·UT*( f )
随机过程的数字特征
自相关函数与功率谱密度函数为傅氏变换对。
周期性平稳随机过程：分解法
N
分析基带截短信号 ST (t) Sn (t nTs ) n N
T = (2N+1)Ts N 足够大
随机信号理论： S ( t ) 的功率谱密度函数PS(ω)与截短信号
ST ( t )的功率谱密度函数PST (ω)有关
Ts Ts
差分波形( 编码 ) 每个码元的电平与相邻前码元电平值有关。 规则： “1” —— 相邻码元电平值 跳变 “0” —— 相邻码元电平值 保持
原始波形 1 0 0 1 0 1 1 差分波形 1 1 1 0 0 1 0
6.1.2 基带信号的数学表达式
设 码元宽度为Ts ，则基带信号 S( t ) 可表示为
ST (t)
PS T
( )
E[
ST () 2 ]
T
S(t)
PS
( )
lim
N
E[ ST ( ) 2 ]
(2 N 1)Ts
∴ 对 S ( t ) 的分析转化为对 ST ( t ) 的分析
S( t ) 的功率谱
双边谱
S(t
)
lim
T
ST
(t
)
v(t
)
u(t
)
Ps ( f ) Pv ( f ) Pu ( f )
C ejmfs st m
pg1(t ) (1 p)g2 (t ) e jms t dt
m
Cm＝T1s
Ts
2 Ts
v(t ) e j ms t dt
2
fs pG1(mf s ) (1 p)G2 (mf s )
v(t ) Cm ( f mf s )
m
Pv ( f ) Cm2 ( f mf s ) m
S (t) Sn (t nTs ) n
Sn(t nTs ) ：码元波形 二进制 Sn (t nTs )
g1 (t _nTs ) g2 (t _nTs )
以概率 p 以概率 (1-p)
S(t)
3Ts Ts 0 Ts
3Ts
t
2
2
2
2
0 10 0 1
6.1.3 基带信号的频谱
广义平稳随机过程：
n N
以概率 1- p
N
ang1(t nTs ) g2 (t nTs ) n N
1 p
an
p
v( t ) 功率谱 u( t )功率谱
v ( t ) 的功率谱
vT (t)
p
netN'jN2=gnt1-m(ntT_n1s Ts
)
f
(
s
1Ts2
Ts 2
ep)j m
n
N
s t
g2
(ptg_1n(Tt s
统计平均分量
N
N
N
Sn (t nTs ) p g1(t nTs ) (1 p) g2(t nTs )
nN
nN
nN
以概率 p
N
N
（1 p
p） g1(t nTs )
n N
N
g1(t nTs ) p
(1
N
p) g2(t
n N
g2 (t nTs )
nTs
)
n N
离散线谱反映 S( t )中包含的时钟信息，对同步 问题的研究起着重要作用。
基带信号带宽。
分解法
ST ( t ) = 稳态波＋交变波
= vT ( t ) + uT ( t )
N
N
vT (t ) p g1(t nTs ) (1 p) g2 (t nTs )
n_ N
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uT (t) ST (t) vT (t)
Nn
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(1周 p期)g序2 (t列 n信Ts号) dt
v(t) lim T
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Ts 2
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2
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p) g2 (t' )
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傅氏级数 v(t)