《通信原理》数字基带传输PPT课件.ppt

2019 12 27 1 概要 6 7部分响应和时域均衡6 7 1部分响应系统 提高频带利用率 6 7 2时域均衡 减小码间串扰 2019 12 27 2 6 7部分响应和时域均衡 6 7 1部分响应系统回顾 无码间串扰的基带传输特性 1 理想低通特性 频带利用率最高 2B Hz 但不可实现 2 升余弦滚降特性 可实现 但频带利用率低 B Hz 能否找到兼而有之的基带特性波形 2019 12 27 3 能否找到频带利用率高而 尾巴 衰减大 收敛快的传输波形 创造性思维 只要判决前 码间串扰 发送端 码间串扰是没有关系的 耐奎斯特第二准则 人为地 有规律地在码元的抽样时刻引入码间串扰 并在接收端判决前加以消除 可达到频谱利用率的上限 且传输波形尾巴衰减大 2019 12 27 4 满足耐奎斯特第二准则的波形称为部分响应波形 1 第I类部分响应波形 2 部分响应波形的一般形式 II III IV V类 2019 12 27 5 1 第I类部分响应波形 2019 12 27 6 化简 2019 12 27 7 对上式进行傅立叶变换 带宽 带宽利用率 2019 12 27 8 以为传送波形 且发送码元间隔为 接收端在处抽样 码间串扰会怎样 2019 12 27 9 在抽样时刻仅与前一码元对本码元抽样值的干扰 而与其他码元的不发生干扰 这种确定的干扰可以消除 设发送的值为 1或 1 对应于单极性 1或0 则发送时刻的值为 2019 12 27 10 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 可以推出 只要知道 即可求出 2019 12 27 11 由于 根据 2019 12 27 12 发送前的默认值 存在问题 差错传播 2019 12 27 13 分析原因 2019 12 27 14 相关编码是为了得到预期的部分响应信号频谱所必需的 但却带来了差错传播问题 解决方案 逆向思维 在发送端处理 先把预编码为差分编码 然后再相关编码 2019 12 27 15 1 单极性信号作差分编码 表示模2加 在接收端 还原 2 转化为双极性信号作相关编码 2019 12 27 16 若传输无差错 在接收端仍为 对作模2运算 2019 12 27 17 上面更详细的推理如下 1 预编码 差分编码 2 转化为双极性 3 相关编码 4 采样 量化 设仍为 2019 12 27 18 5 模2运算 判决规则 2019 12 27 19 由当前值可直接得到 而错误不会传播 2019 12 27 20 归纳 预编码 相关编码 模2判决 2019 12 27 21 2019 12 27 22 2 部分响应波形的一般形式 当g t 是N个相隔Ts的sinx x波形之和 R1 R2 Rn为n个冲激响应波形的加权系数 取值为正 负整数 包括0 2019 12 27 23 其频谱函数 带宽 2019 12 27 24 预编码ak R1bk R2bk 1 Rnbk n 1 模L相加 ak bk为L进制相关编码ck R1bk R2bk 1 Rnbk n 1 算术加对ck作模L处理 ck modL R1bk R2bk 1 Rnbk n 1 modL ak 2019 12 27 26 2019 12 27 27 6 7 2时域均衡在基带系统中插入一种可调 或不可调 滤波器将能减小码间干扰的影响 这种起补偿作用的滤波器称为均衡器 在接收滤波器之后插入一个横向滤波器 其冲激响应为 完全依赖于H 那么 理论上就可消除抽样时刻上的码间干扰 2019 12 27 28 设插入的滤波器频率特性为 则当总的频率特性 满足 从理论上可消除码间串扰 下面从理论上计算或 2019 12 27 29 取区间 则有 2019 12 27 30 是周期的 则是 的 可以用傅立叶级数求出 其中 2019 12 27 31 对 作傅立叶反变换 得 实现框图如下 2019 12 27 32 对滤波器进行截短处理 采用2N 1个抽头的横向滤波器 FIR 其输入输出 2019 12 27 33 设FIR滤波器的冲激响应为 则均衡器输出为 2019 12 27 34 无码间干扰条件 要求 时 问题归结为 是否存在这样的 要想使某个或几个是容易办到的 而要使所有的 是很难实现的 2019 12 27 35 例如 三抽头FIR滤波器 均衡器输入x有三个非零采样值 其他均为0 可以算出 类似地 2019 12 27 36 可见 除外 还有也不为零 结论 用有限长的横向滤波器 FIR 减少ISI 码间串扰 是完全可能的 但要完全消除ISI是不可能或几乎不可能的 既然这样 均衡效果如何去衡量呢 2019 12 27 37 两种直观的衡量准则 1 最小峰值畸变准则2 最小均方畸变准则这两种准则都是根据均衡器输出的单脉冲响应来规定的 2019 12 27 38 定义峰值失真 即 所有抽样时刻上得到的码间干扰总的值 峰值 与时刻上的样值之比 注 与课本不同 均指绝对值 分析 若无ISI 则则此时D 若有ISI 希望 最小峰值畸变准则 2019 12 27 39 定义均方失真 最小均方畸变准则 为最小 2019 12 27 40 均衡器的实现与调整 1 最小峰值法 迫零调整法 2 最小均方失真法 自适应均衡 2019 12 27 41 1 最小峰值法 迫零调整法 设均衡前的输入峰值失真 归一化 令 则 2019 12 27 42 同样 对也归一化 或者写成 2019 12 27 43 从而 各推出 可见 在给定 D是 除外 的函数 Lucky证明 如果初始失真 则D的最小值必然发生在前后的都等于0的情况下 即 2019 12 27 44 代入 解这个 元方程组 可求出各个 2019 12 27 45 峰值畸变D是抽头增益 2N个 的连续分段线形函数 这个函数存在一个极小值 2 如果 那么这个极小值一定发生在对应于横向滤波器2N个抽头位置的那些输出样值同时为零时 即 所求的应为而时的2N个联立方程的解 物理意义 眼图不闭合 调整除c0外的2N个抽头增益 并迫使其输出的各个样值为零 迫零调整 2019 12 27 46 实现方法 1 预置式自动均衡在实际传数前先传规定的测试脉冲 然后按迫零调整原理自动 或手动 调整抽头增益 2 自适应式自动均衡在传数过程中连续测出非最佳调整值的误差电压 并根据电压去调整各抽头增益 达到迫零的效果