数字基带信号及其频谱特性 ppt

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。

Chap. 3 Baseband Transmission and Detection
§3.1 基带信号波形和频谱 §3.2 高斯噪声干扰下二进制信号检测 §3.3 无码间串扰(ISI)基带传输 §3.4 相关编码(部分响应系统) §3.5 时域均衡 §3.6 眼图 §3.7 扰码和解扰
附录1：基带信号功率谱公式推导
¾ 采样时刻kT输出
∑ z(kT ) = bkh(0) + bnh[(k − n)T)] + no (kT) n≠k
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式中： bk h(0)
→ 当前脉冲抽样值
∑ bnh[(k − n)T ] → 其它脉冲波形拖尾对当前脉冲
n≠k
的干扰，称为码间串扰（ISI）
no (kT ) → 抽样时刻加性噪声干扰值
=
(a1 − a2 )2 σ02
最大
问题：什么样的滤波器能对已知输入信号有最大输出 信噪比？－匹配滤波器(Matched Filter)
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¾ 匹配滤波器(MF) ：其频率传输特性与输入信号s(t) 频谱特性共轭匹配，即
H ( f ) = kS ∗ ( f )e− j 2πfT = kS (− f )e− j2πfT
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§3.2 高斯噪声干扰下二进制信号检测 数字解调和检测
n(t)
sx(t)
发射波形
sx(t)
z(kT)
z(kT)
输出码元
最佳判决门限γo
z(kT)=ai(kT)+no(kT) 11
¾ 在二进制信道中，定义在码元(symbol)间隔(0,T)上的 发送信号可以表示为：
sx
(t
)
=
⎧⎨⎩ss21
∞
∫ h(t ) = H T ( f ) H C ( f ) H R ( f )e j 2πft df −∞ ∞ ∫= H ( f )e j 2 πft df −∞

码型的频域特性 抗噪声能力 提取位定时信息 简单二元码 1B2B码 AMI码 HDB3码 2B1Q码
2. 二元码

每个码元上传送一位二进制信息
3. 三元码

4. 多元码

每个码元上传送一位多进制信息
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2.简单二元码的功率谱

花瓣形状：主瓣，旁瓣 主瓣带宽：信号的近似带宽-----谱零点带宽

数字信息--------------->码型---------->数字信息
5
数字基带信号的码型设计原则
⑴ 码型应不含有直流，且低频成分小，尽量减少高频分量以节约 频率资源减少串音；
(2)码型中应含有定时信息，便于提取定时信息；
(3)码型变换设备要简单； (4)编码应具有一定的检错能力； (5)编码方案应对信息类型没有任何限制； (6)低误码率繁殖；
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击δ(t)，这样发送 滤波器的输入信号可以表示为
d (t )
k
a (t kT )
k b

图 6 – 6 基带传输系统简化图
38
其中ak 是第k个码元，对于二进制数字信号，ak 的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。
(7) 高的编码效率；
6
7
8
1.单极性非归零（NRZ）码 单极性：1---高电平；0---0电平，码元持续期间电平不变 非归零：NRZ (nor-return to zero) 有直流且有固定0电平，多用于终端设备或近距离传输 （线路板内或线路板间）；

特点：发送能量大，有利于提高收端信噪比；信道上占 用频带窄；有直流分量，导致信号失真；不能直接提取 位同步信息；判决门限不能稳定在最佳电平上，抗噪声 性能差；需一端接地。

相邻脉冲之间必定 留有零电位的间隔
。
t
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6.1.1 数字基带信号
P(f )
双极性归零码
1
t
3 TS
2
f
t
特点：兼有双极性和归零波形的特点。还可以通过简单的变换 电路（全波整流电路），变换为单极性归零码，有利于同步脉 冲的提取。
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6.1.1 数字基带信号
(5)差分波形： 编码规则（传号差分）： 1：相邻码元电平极性改变 0：相邻码元电平极性不改变 编码规则（空号差分）： 1：相邻码元电平极性不改变 0：相邻码元电平极性改变
s( t ) 二进制{an } 码型变 发送 换器 符号 滤波器
信道
接收 滤波器
y( t )
抽样 判决
{ an }
n( t )
定时脉冲
cp
同步提 取电路
e
f
接收滤波输出 位定时脉冲
t
g
a
1
1 0
1
1 0 0 0
恢复的信息
t
错误码元
0
1
1
0
0
1
t
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基带传输系统框图
再生信号波形 0 接收基带 1 0 1 判决门限
每个“1“和”0“相互独立，无错误检测能力
单极性码传输时需要信道一端接地，不能用两根芯线均不接地的 电缆传输； 接收单极性码，判别电平为E/2，由于信道衰减，不存在最佳判决 电平。

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6.1.1 数字基带信号
（2）双极性波形： 编码规则： 1：正电平表示，整个码元期间电平保持不变。 0：负电平表示，整个码元期间电平保持不变。
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主要内容
第6章
数字基带传输系统