通信原理精品课件第7章数字信号的基带传输

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1、7.1引言7.2数字基带系统的构成7.3数字基带信号的码型和波形7.4数字基带信号的功率谱分析7.5无码间干扰的传输波形7.6无码间干扰时噪声对传输性能的影响7.7眼图7.8均衡7.9部分响应系统本章小结习题第7章　数字信号的基带传输7.1引言所谓基带信号，就是频谱集中在零频(直流)或某个低频附近的信号。由物理信号(如大气压强、环境温度、人的声音等)直接转换过来的电信号绝大多数是基带信号。基带信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。如果基带信号是模拟信号，称为模拟基带信号，如声音通过麦克风转换后的语音信号；如果基带信号是数字信号，称为数字基带信号，如计算机输出的二进制序列，或由语音信号数字化

2、转换而来的数字语音信号。实际中，传输信号的信道通常有两种：低通型信道和带通型信道。通常有线信道是低通型信道，而无线信道则是带通型信道。数字基带信号通过低通型信道的传输称为数字信号的基带传输，这样的传输系统称为数字基带系统。7.2数字基带系统的构成图7.2.1是典型的数字基带系统组成方框图。系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器、位定时提取电路和取样判决器五个功能部件组成，系统的输入信号是数字基带信号。下面对各个组成部件的功能作简要介绍。图7.2.1数字基带系统组成方框图1.信道信号形成器由于输入的数字基带信号通常不适合直接在信道上传输，如大多数数字基带信号含有丰富的低频分量、直流分量，

3、而信道通常有隔直流电容等元部件，因而不能传输直流和低频成分，这就需要在信号传输前对其进行变换，使其适合信道的传输。又如接收端的定时(同步)提取电路要从接收到的基带信号中提取用于取样判决的定时信号，所以要求发端发送的信号中含有定时成分，如果基带信号中没有这样的分量，也需要对这样的数字基带信号进行变换，使接收端便于提取定时信号。所有这些，都需要有一个部件，将输入的数字基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，信道信号形成器就是这样的一个功能部件。它采用的方法是对输入的数字基带信号进行码型变换和波形变换。码型变换的作用是将输入的数字基带信号变换成适合于信道传输的码型，不同码型的数字基带信号具有不同

4、的特点。波形变换的作用是形成适合于信道传输的波形，使其具有较高的频带利用率及较强的抗码间干扰能力。这种波形变换也称为波形成形。2.信道基带传输的信道通常为有线信道，其传递函数为C(f)，它是低通型的传输特性，可看做一个低通滤波器，由于它通常是不理想的，所以信号通过它会产生失真。另外，信道中还会引入噪声n(t)。一般认为噪声n(t)是零均值的高斯白噪声。基带系统中的其它部件也会产生噪声，但它们和信道中的噪声n(t)相比小得多，所以在通信系统的分析中一般只考虑信道中的噪声。3.接收滤波器发端发送的信号经过信道后，由于信道的不理想及信道中的噪声，使信号产生了失真，同时还混入了大量的噪声，如果对这

5、样的信号不加处理直接进行判决，会产生大量的错误，因此在取样判决前必须经过一个接收滤波器。接收滤波器的作用有两个：一个是滤除信号频带以外的噪声，另一个是对失真的信号进行校正，以便得到有利于取样判决器判决的波形。4.取样判决和码元再生取样判决器的功能是在规定的时刻(由位定时脉冲控制)对接收滤波器输出的信号进行取样，然后根据预选确定的判决规则对取样值进行判决，确定发端发的是“1”码还是“0”码。由于信号的失真及噪声的影响，判决器会发生错判，如发端发送的是“1”码，而判决器判决出“0”码，这种现象称为误码。码元再生器的功能是将判决器判决出的“1”码及“0”码变换成所需的数字基带信号形式。5.位定时

6、提取电路其功能是从接收滤波器输出的信号中提取用于控制取样判决时刻的定时信号，要求提取的定时信号和发送的二进制数字序列同频同相。所谓同频，就是发送端发送一个码元，接收端应判决出一个码元，即定时信号的周期应等于码元周期(码元宽度)，这样收发两端的码元一一对应不会搞错。所谓同相，就是定时信号的脉冲应对准接收信号的最佳取样判决时刻，使取样器取到的样值最有利于正确的判决。为进一步理解数字基带系统各部分的功能，图7.2.2给出了数字基带系统方框图中各点的波形。图7.2.2(a)是输入的数字基带信号，其波形为矩形，码型为单极性全占空，码元间隔为Ts。经码型变换器后为双极性半占空信号，如图7.2.2(b)

7、所示。波形变换后的信号如图7.2.2(c)所示，矩形波形变换成了升余弦波形，这个波形是真正加到信道输入端的信号。接收滤波器输出端的信号如图7.2.2(d)所示，它是滤除了大量带外噪声并且得到校正后的信号，此信号用于取样判决。图7.2.2(e)是位定时提取电路提取的定时信号，控制取样判决时刻。图7.2.2(f)是接收端恢复的信号，其中有一个误码，这是因为信道的不理想及噪声干扰引起的。实际传输系统总会有误码。图7.2.2数字