第六章 数字基带信号传输

数字基带信号传输

第 6 章 数字基带传输系统6.1 数字基带传输概述 6.2 数字基带信号及其频谱特性 6.3 基带传输的常用码型

6.4 基带脉冲传输与码间串扰6.5 无码间串扰的基带传输特性 6.6 眼图 6.7 部分响应系统

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6.1 数字基带传输概述数字基带信号------来自数据终端的原始数据信号。 计算机输出的二进制序列 电传机输出的代码 PCM码组，ΔM序列 这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。 在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，它们可以直接传输， 故称为数字基带传输。

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6.1 数字基带传输概述而大多数信道，如各种无线信道和光信道， 则是带通 型的， 数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移 到高载处才能在信道中传输，这被称为数字频带(调

制或载波)传输基带传输系统的研究1. 2. 3. 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 基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系 统来研究

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6.1 数字基带传输概述基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器和 抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同 步系统。n(t)

数字 基带信号

信道信号 形成器 GT( )

信道 C( )

接 收 滤波器 GR( ) 同步 提取

抽 样 判决器

图 6.1

数字基带传输系统

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6.1 数字基带传输概述信道信号形成器把原始基带信号变换成适合于信

道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形 变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码 间串扰，利于同步提取和抽样判决。

信道

它是允许基带信号通过的媒质，通常为有线

信道， 如市话电缆、架空明线等。信道的传输特性通常 不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还 会进入噪声。 在通信系统的分析中，常常把噪声n(t)等效， 集中在信道中引入。

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6.1 数字基带传输概述接收滤波器 抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在 规定时刻(由位定时脉冲控制)对接收滤波器的输出波形 进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位 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。  滤除带外噪声，对信道特性均衡，

使输出的基带波形有利于抽样判决。

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6.1 数字基带传输概述m'(t)码型 编码

m(t) 发滤波器

m1(t)

信道

m2(t) 收滤波器

r(t)

抽样 判决

m3(t) 码型译码

m0(t)

信道信号形成器

cp(t) n(t)位同 步器

1 m/(t) m (t) m1 (t) τ Ts

0

0

1

1 m2 (t)

r (t) cp (t) m3 (t)

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6.1

数字基带传输概述码间串扰m(t) r(t)

码间串扰

cp(t)

码元发生误码的原因 一是信道加性噪声， 二是传输总特性(包括收、发滤波器和信道的特性)不理想引起的波 形延迟、展宽、拖尾等畸变，使码元之间相互串扰。此时，实际抽样 判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该码元抽样时刻的串扰值 及噪声。显然，接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声 和减小码间串扰。 

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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。

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6.2.11. 单极性不归零波形

数字基带信号

特点是极性单一，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。

2. 双极性不归零波形

特点是无直流分量。这样， 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。故双极性波形有利于在信道中传输。

3. 单极性归零波形

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。

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6.2.14. 双极性归零波形5. 差分波形

数字基带信号

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。是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代 码，因此称它为相对码波形，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。

6. 多电平波形

是多于一个二进制符号对应一个脉冲 的情形，适合于高数据速率传输系统。

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6.2.1+E 0 (a) 1 0 1 0 0 1 1

数字基带信号1 +E -E (d) 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1

1 +E -E

0

1

0

+E -E

(b)

(e)

+E 0

1

0

1

0

0

1

1

+3E 0 0 0 0 0 1 01 01 +E 10 -E 11 11 -3E

(c)

图 6.3 几种常见的基带信号波形

(f)

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6.2.1数字基带信号

数字基带信号

s(t )

n

a g (t nT )n s

(6.2 - 1)

an : 第n个信息符号所对应的电平值(0、1或-1、1 等) ,由信码和编码规律决定Ts: 码元间隔

g(t): 某种标准脉冲波形

g (t nTs ), "0" 二进制代码序列 a g (t nT ) 1 (6.2 - 2) n s g 2 (t nTs ), "1"随机的脉冲序列 s(t ) n

s (t )n

(6.2 - 3)

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6.2.2

基带信号的频谱特性

6.2.2 基带信号的频谱特性 通过谱分析，可以了解信号需要占据的频带宽度，所 包含的

频谱分量，有无直流分量，有无定时分量等。这样， 才能针对信号谱的特点来选择相匹配的信道，以及确定是 否可从信号中提取定时信号。  数字基带信号是随机的脉冲序列，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。由随机过程的相 关函数去求随机过程的功率(或能量)谱密度比较复杂。一 种比较简单的方法是以随机过程功率谱的原始定义为出发 点，求出数字随机序列的功率谱公式。

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6.2.2

基带信号的频谱特性

s(t)的功率谱密度Ps(f)

Ps ( f ) Pu ( f ) Pv ( f ) f s P(1 P) G1 ( f ) G2 ( f ) 2 m s 1 s 2 s

2

f PG (m f ) (1 P)G (m f ) ( f m f )s

(6.2 - 4)

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6.2.2

基带信号的频谱特性

随机脉冲序列的功率谱密度可能包含连续谱Pu(f)和

离散谱Pv(f)。对于连续谱而言，由于代表数字信息的g1(t)及g2(t)

不能完全相同，故G1(f)≠G2(f), 因而Pu(f)总是存在的；

而离散谱是否存在，取决g1(t)和g2(t)的波形及其出现的概率P。 

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6.2.2

基带信号的频谱特性

[例6–1] 对于单极性波形：若设 g1 (t ) 0, g2 (t ) g (t )

Ps ( f ) f s P(1 P) G ( f ) P=1/2时m

2

f s (1 P)G (m f s ) ( f m f s )2

(6.2 - 5)

1 2 Ps ( f ) f s G ( f ) 4 1 2 2 f s G (m f s ) ( f m f s ) 4 m

(6.2 - 6)

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6.2.2

基带信号的频谱特性

带宽取决于连续谱，由单个码元的G(f)决定，第一个零点在 f=fs,因此带宽为Bs=fs。单极性

( P 1/ 2)实线——NRZ 虚线——RZ

0

fs

3 fs

f

图 6 –5 二进制基带信号的功率谱密度

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6.2.2

基带信号的频谱特性

(6.2 – 30)

[例6–2] 对于双极性波形：若设 g1 (t ) g 2 (t ) g (t )

Ps ( f ) 4 f s P(1 P) G ( f ) m s

2

f (2P 1)G(m f )s

2

( f m fs )

(6.2 – 7)

P=1/2

Ps ( f ) f s G ( f )

2

(6.2 - 8)

若 g (t ) 为高为1,脉宽等于码元周期的矩形脉冲，则

Ps ( f ) Ts Sa 2 ( f Ts )

(6.2 - 9)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1shi.html