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通信原理第6章数字基带传输系统1精品PPT课件

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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

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

(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。

数字基带传输系统课件

数字基带传输系统课件

与模拟基带传输系统的比较
1 数字基带传输系统
2 模拟基带传输系统
使用数字信号进行传输，具有高速、稳定 和可靠的特点。
使用模拟信号进行传输，传输速率和稳定 性较低。
市场前景
数字基带传输系统在通信、互联网和广播电视等领域的应用越来越广泛，市场需求不断增加。
技术要点
调制技术
将数据转换为数字信号并进行调制，常见技 术包括ASK、FSK、PSK等。
信道编码技术
在传输过程中对数字信号进行编码和解码， 实现数据的可靠传输。
解调技术
接收和解调传输的数字信号，将其还原为原 始数据。
功率控制技术
控制传输信号的功率，保证传输质量和节约 能源。
应用案例
通信网络
数字基带传输系统在各类通信 网络中广泛应用，提供高速、 稳定的数据传输。
互联网
数字基带传输系统为互联网提 供了稳定和高效的数据传输基 础。
应用领域
1 通信网络
2 互联网
3 广播电视
数字基带传输系统被广 泛应用于各类通信网络， 包括有线和无线网络。
数字基带传输系统支持 高速、稳定的数据传输， 是互联网的基础。
数字基带传输系统用于 广播电视信号的传输和 播放。
优点与缺点
优点
• 高传输速率 • 低传输误码率 • 抗干扰性强
缺点
• 对传输介质要求高 • 成本较高 • 技术要求相对复杂
组成部分
发送器
将数据转换为பைடு நூலகம்字信号并进行调制。
接收器
接收和解调传输的数字信号，并将其转换为 可识别的数据。
传输介质
用于传输数字信号的物理媒介，如光纤、电 缆等。
控制模块
管理和控制数字基带传输系统的运行和功能。

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

p[ g1( t nTS ) g2 ( t nTS )]
以概率( 1 P )
un (t ) an[g1(t nTs ) g2(t nTs )]
(1 p)
an
p
以 概 率P 以概率1- P
19
交变波——s(t)与 v(t)之差 u(t) s(t) v(t)
)

(1

P
)
g2
(t
)]e

j
2
m
fS
t
dt
fs PG1(mfs ) (1 P)G2(mfs )
G1(mfs )

g1(t
)e

j
2
mfst
dt
1 f S TS
G2(mfs )

g2
(t
)e
j 2
mfst dt
再根据 周期信号功率谱密度 与 傅氏系数 Cm 的关系 ，有：

P( f ) Cm 2 ( f mf 0 )

Pv ( f )
f S [PG1(mf S ) (1 P )G2 (mf S )] 2 ( f mf S )
m
稳态波的功率谱 Pv ( f )是 冲击强度 取决于 Cm 2 的离散线谱； 根据离散谱可以确定随机序列是否包含直流分量（m = 0）
n
n
• g(t)——任意脉冲波形， Ts——码元间隔， an ——符号电平（0，1或+1，-1） • sn(t)可以有N种不同的脉冲波形。
表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形的，可以是
任意形状的。
s(t)g1(t)

《通信原理》数字基带传输PPT课件

《通信原理》数字基带传输PPT课件

mod 2 bk bk 1 ak
ak Ck mod 2
2019/12/5
16
第6章 数字基带传输
上面更详细的推理如下：
（1）预编码（差分编码）： bk ak bk1
（2）转化为双极性：
bk' 2bk 1
（3）相关编码： Ck bk' bk' 1
（4）采样、量化：设仍为： Ck bk' bk' 1
2019/12/5
37
第6章 数字基带传输
定义峰值失真:
D
1 y0

yk
k
k 0
注：与课本不同， 均指绝对值。
即：所有抽样时刻上得到的码间干扰总的值(峰值)与 时刻 k 0 上的样值之比。
分析：若无ISI，则 yk 0(k 0), 则此时D=？？？ ，若有ISI，希望（ ） ，最小峰值畸变准则。
第6章 数字基带传输
Ck ak ak1
在接收端，若传输无差错，则k时刻的抽样值为（传输 延迟另外考虑）：
Ck' ak ak1
可以推出：
ak Ck ak1
2019/12/5
只要知道（ 即可求出（
），
）。
10
第6章 数字基带传输
由于 ak 1 根据 Ck ak ak1 Ck ？？？
第6章 数字基带传输
（1）最小峰值法（迫零调整法）
设均衡前的输入峰值失真：
1
D0
x0
xk
k
k 0
归一化：令 x0 1
则：

D0 xk
k k 0
2019/12/5

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

《数字基带传输系统 》课件


无线基带传输技术
总结词
无线基带传输技术是数字基带传输系统的另一个重要发展方向，它能够实现灵 活的数据传输和便捷的网络接入，为物联网和智能家居等领域提供了更好的解 决方案。
详细描述
无线基带传输技术利用无线电波进行数据传输，具有灵活、便捷的优点。通过 无线基带传输技术，可以实现移动设备、智能家居等领域的网络接入和数据传 输，为物联网和智能家居等领域提供了更好的解决方案。
信道
01
02
03
信道定义
信道是传输信号的媒介， 可以是无线或有线传输介 质。
信道分类
信道可以分为模拟信道和 数字信道。模拟信道传输 模拟信号，而数字信道传 输数字信号。
信道的作用
为信号提供传输媒介，是 连接信号源和接收端的桥 梁。
解调器
解调器定义
01
解调器是将传输的调制信号还原为基带信号的设备。
目的地的作用
接收并处理传输的信号，是整个传输系统的终点。
03
数字基带传输系统的性能 指标
频谱效率
频谱效率定义
频谱效率是指在单位频谱资源上所能传输的信息量，通常用 bps/Hz表示。
影响因素
数字基带传输系统的频谱效率受到多种因素的影响，包括信号处理 算法、调制方式、编码方式等。
优化方法
为了提高频谱效率，可以采用更先进的信号处理算法、调制方式和 编码方式，例如采用高阶调制和信道编码技术。
影响因素
信噪比受到多种因素的影响，包括传输介质、信号处理算 法等。
03
优化方法
为了提高信噪比，可以采用更先进的信号处理算法和传输 介质，例如采用低噪声放大器、光纤传输等。同时，也可 以采用信噪比增强技术，例如采用频域或时域滤波技术、 自适应均衡技术等。

《数字基带传系统》课件


总结词
随着通信技术的发展，新型调制技术和多载波技术的研究与应用成为数字基带传输系统的重要发展方向。这些技术的应用将有助于提升数字基带传输系统的传输性能和灵活性。
要点一
要点二
详细描述
新型调制技术如QAM（Quadrature Amplitude Modulation）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）等，可以有效提高信号传输的效率和准确性。多载波技术如OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、SC-FDE（Single Carrier Frequency Domain Equalization）等，可以提升信号传输的抗干扰能力和频谱利用率。这些技术的应用将有助于提升数字基带传输系统的传输性能和灵活性，满足不同场景下的通信需求。
信噪比是衡量信号质量的重要参数，表示信号功率与噪声功率的比值。
总结词
信噪比是影响数字基带传输系统性能的重要因素之一。在通信系统中，信号传输过程中会受到各种噪声和干扰的影响，导致信号质量下降。信噪比越高，说明信号质量越好，系统传输的可靠性越高。因此，提高信噪述
数字基带传输系统的实际应用案例
数字电视信号传输是数字基带传输系统的重要应用之一。
通过数字基带传输系统，数字电视信号能够实现高效、稳定的传输，为观众提供清晰、流畅的视听体验。
数字电视信号传输具有抗干扰能力强、信号质量稳定、可实现远程传输等优点。
借助数字基带传输系统，移动通信网络能够实现高速、大容量的信号传输，支持各种无线通信服务。
VS
带宽效率是指单位带宽内传输的比特速率。
详细描述
带宽效率是衡量数字基带传输系统性能的重要指标之一，用于评估系统在有限的带宽内传输数据的能力。高带宽效率意味着在相同的带宽内可以传输更多的数据，从而提高通信系统的整体效率。因此，优化带宽效率是数字基带传输系统设计的重要任务之一。

《数字基带传输系统》课件

解决方案
采用均衡器对信号进行处理，调整信号的幅度和相位，减小码间干扰； 采用多径传输技术，利用多条路径传输同一信号，提高信号的可靠性。
多径衰落
多径衰落的定义
在数字基带传输系统中，由于传输介质的散射和反射效应，信号可能会经过多条路径到达 接收端，形成多径衰落现象。
多径衰落的影响
多径衰落会导致信号的幅度和相位发生变化，使得信号在接收端难以正确解调。严重时甚 至会导致信号失真或丢失。
信号类型
产生原始信号，如语音、图像、文字等。
信号质量
信号源的特性决定了传输信号的质量。
多路复用
多个信号源可以共用同一信道，提高信道利用率。
调制器
01
调制方式
将基带信号转换为适合传输的调 制信号。
02
03
调制解调器的选择
调制性能
根据信道特性和传输质量要求选 择合适的调制方式。
调制器的性能决定了传输信号的 质量。
目的地
接收设备
接收传输的信号，如计算机、手机、电视等。
接收质量
目的地的接收质量受到多种因素的影响，如信噪比、误码率等。
多路复用的处理
在多路复用情况下，目的地需要对不同信号进行分离和识别。
03
数字基带传输系统的 性能指标
传输速率
总结词
传输速率是数字基带传输系统的重要性能指标之一，它表示单位时间内传输的位数。
特点
具有传输距离短、传输速率高、抗干 扰能力强、误码率低等优点，适用于 近距离高速数据传输。
工作原理
信号编码
将需要传输的数字信号进行编 码，转换为适合传输的基带信
号。
信号调制
通过调制器将基带信号调制到 适合传输的载波上，以增加信 号的传输距离和稳定性。

数字基带传输概述.ppt


3. 单极性归零波形（见图 6 - 3(c)）
单极性归零波形与单极性不归零波形的区别是有电脉冲 宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到 零电平，所以称为归零波形。 单极性归零波形可以直接提取 定时信息，是其他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡 波形。
4. 双极性归零波形如图 6 - 3(d)所示
6.2数字基带信号及其频谱特性
6.2.1数字基带信号
• 数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平 或脉冲来表示相应的消息代码。
• 数字基带信号(以下简称为基带信号)的类型有很多，常见的 有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的 是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换，下面就以矩形 脉冲为例介绍几种最常见的基带信号波形。
它是双极性波形的归零形式，每个码元内的脉冲都回到 零点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。它除了具有 双极性不归零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。
5. 差分波形 如图 6 - 3(e)所示。
] 这种波形不是用码元本身的电平表示消息代码， 而是用 相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，图中，以电 平跳变表示1，以电平不变表示0，当然上述规定也可以反过 来。由于差分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码， 又称它为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波 形为绝对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状 态的影响，特别是在相位调制系统中用于解决载波相位模糊 问题。
现在假设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出现的概 率分别为P和1-P，且认为它们的出现是统计独立的，则s(t)可 用式(5.2 - 2)表征，即
s(t)= sn(t)
n
其中
g2(t＋ 4Ts) g1(t＋ 3Ts) g1(t＋ 2Ts) g2(t＋Ts)
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n N
由于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。
18
交变波u(t)是s(t)与v(t)之差，即 u(t)s(t)v(t)
14
6.1.2 基带信号的频谱特性
研究基带信号的频谱，可以了解信号带宽， 有无直流分量，有无定时分量。这样才能选择 匹配的信道，确定是否可提取定时信号。
数字基带信号是随机的脉冲序列，只能用功 率谱来描述它的频谱特性。由相关函数去求功 率谱密度的方法计算比较复杂。一种比较简单 的方法是以功率谱的原始定义求出数字随机序 列的功率谱公式。
号间的变换; 数字基带信号与信道信号间的变 换。 ➢什么是数字基带信号？
未经调制的数字信号；含丰富的低频分量， 甚至直流分量。
3
➢什么是数字基带传输？ 不经载波调制而在信道中直接传输数字基带
信号的系统；如在某些具有低通特性的有线信 道中，特别是传输距离不太远的情况下。 ➢什么是数字频带（带通）传输？
E1 0 1 0 0 1 1
0
特点：极性单一，有直流分量，脉冲之间无间 隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中， 当出现连0序列时没有位同步信息。
8
2. 双极性不归零波形
➢脉冲的正、负电平对应于二进制代码1、0。 ➢当0、1符号等可能出现时无直流分量。 ➢恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特 性变化的影响，抗干扰能力也较强。 ➢双极性波形有利于在信道中传输。
s(t) ang(t nTS)
n
an是第n个信息符号所对应的电平值(0、1或-1、 1等)；Ts为码元间隔；g(t)为某种脉冲波形。
对于二进制代码序列，若令g1(t)代表“0”， g2(t)代表“1”，则
g(tnT S)gg12((ttnnT ST S))（ （ 出 出现 现符 0符 1） ）号 号
N
sT(t) sn(t)
nN
17
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程 简化，把s(t)分解成稳态波v(t)和交变波u(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，因此可表示成
v T(t) N P1 (tg ns)T (1 P )g 2(t ns)T
15
设二进制的随机脉冲序列如图6-2 所示， 其中，g1(t) 表示“0”码，g2(t) 表示“1”码。 g1(t)和g2(t)可以是任意的脉冲，为了便于在 画图，这里我们把g1(t)、g2(t)画成三角波。
16
假设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出 现的概率分别为P和1-P，且认为它们的出现
是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。 数字基带信号的类型常见的有矩形脉冲、三
角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是 矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。
7
1. 单极性不归零波形NRZ
这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应 着二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时 间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。
E 1 0 1 0 0 1 1
E
9
3. 单极性归零波形（RZ）
➢电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在 小于码元长度内总要回到零电平(有电脉冲宽 度小于码元宽度)，所以称为归零波形。 ➢可以直接提取定时信息，是其它波形提取位 定时信号时需要采用的一种过渡波形。
1 01 0 0 1 1
10
4. 双极性归零波形（RZ）
是统计独立的，则s(t)可用式(6.1- 2)表征，即
s(t) n sn(t) sn(t) g2g(1t( tnnST)ST)概 概1率 P 率 P
s(t)的功率谱密度为: Ps()T l i m ESTT()2
其中ST ()是 sT (t) 的傅立叶变换，而sT(t)是s(t)的
短截。即
它是双极性波形的归零形式。每个码元内 的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定 留有零电位的间隔。它除了具有双极性不归 零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。
10 1 0 0 ＋E
－E (d)
11
11
5. 差分波形 +E 1 1 0 1 0 0 1 1
-E
➢不用码元本身的电平表示消息代码， 而是用 相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码。 ➢电平变表示1，不变表示0，也可以反过来。差 分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代 码，因此称为相对码，而相应地称前面的单极 性或双极性波形为绝对码波形。 ➢用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的 影响。
1
第六章 数字信号基带传输系统
§6.0 引言 §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
§ 6.0 引言
➢数字通信系统中两个重要变换 消息（离散的或连续的）与数字基带信
5
➢研究的目标： 可靠性：在接收端要以最小的错误概率恢 复出发送序列{an}，也就是要研究误码率与 系统的什么参数有关，如何能使误码率达到 最小。 有效性：基带传输系统的带宽都是有限的， 在有限带宽情况下如何尽可能提高码元速率。
6
§6.1 数字基带信号及其频谱特性
6.1.1数字基带信号 数字基带信号是指消息代码的电波形，它
12
6. 多电平波形
多于一个二进制符号对应一个脉冲，波形 统称为多电平波形或多值波形。例下图4电 平波形。由于这种波形的一个脉冲可以代表 多个二进制符号，故在高数据速率传输系统 中，采用这种信号形式是适宜的。
3E
00
01
01
E
10
E
11
3E
00 01
11
13
消息代码的电波形并非一定是矩形的， 还 可以是其他形式。若数字基带信号中各码元 波形相同而取值不同，则可表示为
数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到 高载波处在带通型信道中的传输， 也称为调 制或载波传输。
4
➢为什么要研究数字基带传输系统？ 1、在利用对称电缆构成的近程数据通信系统 广泛采用了这种传输方式。
2、基带传输方式在迅速发展。目前，它不仅 用于低速数据传输，而且还用于高速数据传输。
3、数字基带传输中包含带传输系统来研究。