通信原理第7版第6章(樊昌信版)学习教案

1、会计学1通信通信(tng xn)原理第原理第7版第版第6章章(樊昌信樊昌信版版)第一页，共121页。引 言研究数字基带传输系统的意义：研究数字基带传输系统的意义：近程数据通信系统中广泛采用近程数据通信系统中广泛采用基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输中包含带通传输的许多基本问题基带传输中包含带通传输的许多基本问题任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以(ky)等效为一个基等效为一个基带传输系统来研究。带传输系统来研究。 数字基带信号数字基带信号 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零

2、频或很低频率零频或很低频率(pnl)开始的。开始的。数字基带传输系统数字基带传输系统 不经载波调制而直接传输数字基带信号不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况。的系统，常用于传输距离不太远的情况。数字带通传输系统数字带通传输系统 包括调制和解调包括调制和解调(ji dio)过程的传输过程的传输系统系统第2页/共121页第二页，共121页。n 基带传输系统(xtng)组成：信道：给基带信号提供传输(chun sh)通道。第3页/共121页第三页，共121页。引言(ynyn)第4页/共121页第四页，共121页。输入(shr)信号 码型变换(binhun) 传输(ch

3、un sh)波形 信道输出 接收滤波输出 位定时脉冲恢复的信息 n 引言10第5页/共121页第五页，共121页。数字基带信号(xnho) 及其 频谱特性第6页/共121页第六页，共121页。单个序列(xli)六种基本(jbn)信号波形6.1.1 数字数字(shz)基带信号基带信号几种基本的基带信号波形几种基本的基带信号波形 第7页/共121页第七页，共121页。第8页/共121页第八页，共121页。归零通常通常(tngchng)，归零波形使用半占空码，即占空比为，归零波形使用半占空码，即占空比为50%单极性波形和双极性波形属于非归零单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形，其占空比等于

4、波形，其占空比等于100第9页/共121页第九页，共121页。接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于(biny)同步同步第10页/共121页第十页，共121页。第11页/共121页第十一页，共121页。四电平四电平(din pn)波形波形00 +3E 01 +E10 - E11 -3E 第12页/共121页第十二页，共121页。nBnnTtgats)()(nntsts)()( 若各码元波形相同若各码元波形相同(xin tn)(xin tn)而取值不同，则而取值不同，则可表示为：可表示为：第第n个码元的电平个码元的电平(din pn)取值取值 随机量

5、随机量 TB 码元持续时间码元持续时间 g(t) 某种脉冲某种脉冲(michng)波形波形 一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序列：一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序列：随机脉冲序列随机脉冲序列 12()( )(1)BnBg tnTPs tgtnTP， 以概率 出现（） ， 以出现数字基带信号的表示式第13页/共121页第十三页，共121页。6.1.2 基带信号基带信号(xnho)的频谱特性的频谱特性 -PSDp由于数字基带信号是一个随机脉冲序列，没有确定的频谱函数，所以由于数字基带信号是一个随机脉冲序列，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。只能用功率谱来

6、描述它的频谱特性。p将从随机过程功率谱的原始定义出发，求出数字随机序列的功率谱公式将从随机过程功率谱的原始定义出发，求出数字随机序列的功率谱公式第14页/共121页第十四页，共121页。)()(u ts tv t6.1.2 基带信号基带信号(xnho)的频谱特性的频谱特性 -PSD()suvPffPPf第15页/共121页第十五页，共121页。“0” - g1(t) - P “1 ”- g2(t) - 1-Pnntsts)()(1B2B()( )(1)ng tnTPs tgtnTP， 以概率 出现（） ， 以出现TB-TBg2(t-2TB)g2(t-TB)g1(t-2TB)g1(t+2TB)g

7、2(t+TB)g1(t )第16页/共121页第十六页，共121页。12( )()(1)()( )BBnnnv tPg tnTP g tnTv tv(t)：所谓稳态波，即随机：所谓稳态波，即随机(su j)序列序列s(t)的统计平均分量，它取决的统计平均分量，它取决于每个码元内出现于每个码元内出现g1(t)和和g2(t) 的概率加权平均：的概率加权平均：周期性信号周期性信号(xnho)(xnho)，v(t)v(t)在每个码元内的统计平均波形相在每个码元内的统计平均波形相同，故同，故v(t)v(t)是以是以TsTs为周期的周期信号为周期的周期信号(xnho)(xnho)第17页/共121页第十七

8、页，共121页。n显然， u(t)是一个随机脉冲序列 。)()()(tvtstunntutu)()()1 (),()()()1 ()()(),()()1 ()()1 ()()()(2121221211PnTtgnTtgPnTtgPnTtPgnTtgPnTtgnTtgPnTtgPnTtPgnTtgtussssssssssn以概率以概率)()()(21ssnnnTtgnTtgatu)1 (,1PPPPan以概率以概率12( )()(1)()( )BBnnnv tPg tnTP g tnTv t即即第18页/共121页第十八页，共121页。nBBnTtgPnTtPgtv)()()()(211周期周期

9、(zhuq)TB可展成傅里叶级数可展成傅里叶级数(j sh)(j sh)式中式中 1 v(t) 1 v(t)的功率的功率(gngl)(gngl)谱密度谱密度-Pv( f )Pv( f )222( )1BBBTjm f tTBmCevdtTt2( )Bjm f tmmevCtv(t)是以为是以为Ts周期的周期信号周期的周期信号第19页/共121页第十九页，共121页。 只存在(cnzi)(-TB/2, TB/2)内故有故有 积分(jfn)限可改为 - 到 BBB2B221( )jmmTTftedtTCv t12( )( )1)PvtPttggBBB21B2221( )(1)( )jmm ftTT

10、Pg tP g tCedtTBB2121( )(1)( )mjm ftPg tP g tCedtT第20页/共121页第二十页，共121页。dtetgmfGtfmjBB211)()(其中其中(qzhng)1BBfT22即即第21页/共121页第二十一页，共121页。u(t)的截短函数的截短函数(hnsh)：( )( )TTu tUf(21)BTNT取截短时间取截短时间:12( )()()( )NNnnBTBnNnNu ta g tnutTg tnT( )TUf2 u(t)的功率的功率(gngl)谱密度谱密度-Pu( f )第22页/共121页第二十二页，共121页。222( )( )jftGf

11、g t edt 其中(qzhng) ( )TUf第23页/共121页第二十三页，共121页。212( )( )( )BNjf nTTnnNUfa eG fGf2( )lim(21)(uNTBUPfNTEf 2( )TTTUUf Uff 22212BNNjf n m TTmN nNmnUfeGfGfEE a a 21212BNNjf n m TmnmN nNa a eGfGfGfGf 1,1nPPaPP以概率以概率 其中(qzhng) 第24页/共121页第二十四页，共121页。222211121mnPPa aPPPPPP() ，以概率，以概率()()，以概率()mn：m=n：22211mnnP

12、Pa aaPP，以概率，以概率221(11)mnPPPPE a aPP （） （）2222(1)(1)2 (1)()01mnPPPPEPaPaPP（）1,1nPPaPP以概率以概率第25页/共121页第二十五页，共121页。2( )lim(21)(uNTBUPfNTEf10mnPPmE a anmn，第26页/共121页第二十六页，共121页。双边(shungbin)谱单边谱 3 s(t ) =u(t)+v(t) 3 s(t ) =u(t)+v(t) 的功率的功率(gngl)(gngl)谱密度谱密度-Ps( f )Ps( f )第27页/共121页第二十七页，共121页。BBB1fRT 讨论讨

13、论(toln)(toln)：连续谱连续谱离散谱离散谱连续谱总是存在的，这是因为代表数据信息的连续谱总是存在的，这是因为代表数据信息的g1(t)和和g2(t)波形不能完全相同，故有波形不能完全相同，故有G1(f) G2(f) 对于双极性信号对于双极性信号 g1(t) = - g2(t) = g(t) ，且概率，且概率P=1/2（等概）时，则没有离散分量（等概）时，则没有离散分量 (f - mfs)第28页/共121页第二十八页，共121页。221)()()1 ()()()(fGfGPPffPfPfPSvusmSSSSmffmfGPmfPGf)()()1 ()(221mSSSSSmffmfGPff

14、GPPffP)()()1 ()()1 ()(22mSSSSSmffmfGffGffP)()(41)(41)(222例例 求单极性求单极性NRZ和和RZ矩形脉冲序列矩形脉冲序列(xli)的功率的功率谱谱第29页/共121页第二十九页，共121页。 1,20,STtgtt其 他sin( )()SSSSSf TG fTT Saf Tf T0)()(nSaTmfGSSmSSSSSmffmfGffGffP)()(41)(41)(2222sin11( )44SSSSfTf TffT)(41)(42ffTSaTSS)( fPS第30页/共121页第三十页，共121页。例例参见教材参见教材P137139P13

15、7139自行自行(zxng)(zxng)推导推导示意图：示意图：解第31页/共121页第三十一页，共121页。1B 谱零点谱零点(ln din)(ln din)带宽：带宽：BB=/2TT非归零：半占空： 归纳归纳(gun)(gun)：第32页/共121页第三十二页，共121页。基带传输(chun sh)de常用码型第33页/共121页第三十三页，共121页。定时定时(dn sh)(dn sh)信息丰富；信息丰富； u AMI码、码、 HDB3 -1B1T码码u 双相码、双相码、 CMI码码 -1B2B码码u 块编码块编码 6.2.1 选码原则6.2.2 几种常用的传输码型第34页/共121页第

16、三十四页，共121页。编码规则编码规则(guz)(guz)： “1” “1” +1+1、-1-1交替交替 “0” “0” 0 0 特点特点(tdin)：信码有长连0串时，难以获取(huq)定时信息。缺点缺点：1 码码传号极性交替码传号极性交替码 信 码： 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMI码：+1 0 0 -1+1 0 0 0 0 0 0 0 1+1 0 0 1 +1应用应用： PCM24路基群（北美系列）1.544Mb/s的线路码型。举例举例：第35页/共121页第三十五页，共121页。 编码规则编码规则(guz)(guz)： 连连“0”“0”个数

17、不超过个数不超过3 3个时，遵循个时，遵循AMIAMI的编码规则的编码规则(guz)(guz)； 连连“0”“0”个数超过个数超过3 3个时，将第个时，将第4 4个个“0”“0”改为非改为非“0”“0”脉冲，脉冲， 记为记为V+V+或或V-V-，称为破坏脉冲。，称为破坏脉冲。 相邻相邻V V码的极性必须交替出现（确保码的极性必须交替出现（确保无直流）；无直流）； V V码的极性应与前一个非码的极性应与前一个非“0”“0”脉冲的脉冲的极性相同，否则，极性相同，否则， 将将00000000更改为更改为B+00V+ B+00V+ 或或 B-00V- B-00V- 。B B称为调节脉冲。称为调节脉冲。

18、 V V码之后的传号码极性也要交替。码之后的传号码极性也要交替。第36页/共121页第三十六页，共121页。 信码 1000 1 00 1 000 0 1 000 0 1 1 0 00 0 1 1 HDB3码 -1000+1 00-1 000V- +1 000V+ -1+1 B-00V- +1 -1除保持了AMI码的特点(tdin)之外，还将连“0”码限制在 3 个以内，有利于位定时信号的提取。应用： A律PCM 四次群以下的线路(xinl)接口码型。10001 1001 特点(tdin)：举例：译码： 第37页/共121页第三十七页，共121页。“0 0 ” 01 01； “ “1 1” 1

19、0 10 带宽(di kun)比原信码大1倍。 3 双相码双相码 曼彻斯特曼彻斯特(mn ch s t)码码（Manchester）信码 1 1 0 1 0 0 1 0双相码 10 10 01 10 01 01 10 01 局域网中的传输码型。编码(bin m)规则： 特点：缺点：应用： 第38页/共121页第三十八页，共121页。应用： A律PCM四次群的接口码型； 速率低于8.448Mb/s的光缆传输系统中。第39页/共121页第三十九页，共121页。 5 nBmB码码 (mn)m位二进制码（新码组）n位二进制码（原信码组）2n 种组合种组合(zh)2m 种组合种组合(zh) 从 2m 种

20、中选择(xunz)许用码组，其余为禁用码组第40页/共121页第四十页，共121页。mu 例如：4B/3T码，把4个二进制码变换成3个三元码，u 1B/1T码的改进型。u 在相同的码速率下，4B/3T码的信息容量大于1B/1T， u 因而可提高频带利用率。 u 4B/3T码、8B/6T码等适用于高速(o s)数据传输系统，如u 高次群同轴电缆传输系统。 6 nBmT码码 (m n)m位二进制码（新码组）n位二进制码（原信码组）第41页/共121页第四十一页，共121页。 数字(shz)基带信号传输 与 码间串扰第42页/共121页第四十二页，共121页。6.3.1 系统系统(xtng)组成组成

21、 与与 传输模传输模型型第43页/共121页第四十三页，共121页。输入(shr)信号 码型变换(binhun) 传输(chun sh)波形 信道输出 接收滤波输出 位定时脉冲恢复的信息 第44页/共121页第四十四页，共121页。误码原因系统传输系统传输(chun sh)总特性不理想，导致前后码元的波总特性不理想，导致前后码元的波形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的形畸变并使前面波形出现很长的拖尾，从而对当前码元的判决造成干扰。判决造成干扰。 第45页/共121页第四十五页，共121页。anan对应对应(duyng)(duyng)的基带信号的基带信号( )()nBnd tatn

22、T 基带传输基带传输(chun (chun sh)sh)总特性总特性1( )( )2j th tHed( )( ) ( )( )TRHGCGna6.3.2 定量分析定量分析(dnglingfnx)an ： 发送滤波器的发送滤波器的 输入符号序列，输入符号序列， 取值为取值为0、1或或-1，+1 第46页/共121页第四十六页，共121页。n 如何消除(xioch) ISI ？n 如何抑制 n(t) ？( )( )( )( )()( )RnBRny td th tnta h tnTntBotkTt000()=()()nBRnBBBya hnkTtkTtkTtTn000( )()()knBn kR

23、Ba h ta hkn TtnkTt ISI值值 噪声噪声(zoshng) 研究的问题：延时延时第47页/共121页第四十七页，共121页。无码间串扰de基带传输(chun sh)特性第48页/共121页第四十八页，共121页。0(ISI)nBn ka hkn Tt0+=0nBn ka hkn Tt若能使若能使: :, 则则无无ISI怎么怎么(zn (zn me)me)做？做？ 做不到做不到(b do) 关注抽样(chu yn)时刻等等TB的零的零点点6.4.1 消除码间串扰的设计思想第49页/共121页第四十九页，共121页。6.4.2 无码间串扰的条件无码间串扰的条件(tiojin)n 时

24、域条件(tiojin)第50页/共121页第五十页，共121页。( )( )Hh t，并利用，并利用(lyng)(lyng)时域时域条件：条件：(21)/(21)/1( )2BBBjiiTiTkTHed1()( )2Bj kTBkThHed分段分段积分积分(j(jffn)n)求和求和n 频域频域条件条件第51页/共121页第五十一页，共121页。则有则有(21)/(21)/1()( )2BBBiTijTBikThHekTd/212()2BBBjkTjikTTiBiHeedT/122BBBjTikBTTiHedT=1令令12-BiT 2BiTdd 1,0()0,0skh kTk利用利用(lyng

25、)时域条件：时域条件：0k 1()Bh kTTB第52页/共121页第五十二页，共121页。频域条件频域条件(tiojin)(tiojin)：检验或设计(shj)H()能否消除码间串扰的理论依据。第53页/共121页第五十三页，共121页。示例示例(sh(shll)：注：注：TS = = TB 第54页/共121页第五十四页，共121页。,( )0,BBBTTHT( )Bh tSatT6.4.3 H()的设计的设计(shj) 1 理想理想(lxing)低通特性低通特性 奈奎斯特带宽(di kun) （最窄带宽(di kun)） 奈奎斯特速率（无ISI的最高波特率） 第55页/共121页第五十五

26、页，共121页。/(Bauz)2d/HBRB2/2log M (bps/Hz)bbRB第56页/共121页第五十六页，共121页。u存在问题 :u特性陡峭 不易实现(shxin)；u响应曲线尾部收敛慢，摆幅大，对定时要求严格。第57页/共121页第五十七页，共121页。58u只要只要H()在滚降段中心频率处（与奈在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）呈奇对称的振幅奎斯特带宽相对应）呈奇对称的振幅(zhnf)特性，就必然可以满足奈奎斯特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实现无码间串扰传输。特第一准则，从而实现无码间串扰传输。奇对称的余弦滚降特性奇对称的余弦滚降特性第58页/共121页第

27、五十八页，共121页。fN 奈奎斯特带宽奈奎斯特带宽(di kun)f 超出超出(choch) fN的扩的扩展量展量2 余弦余弦(yxin)滚降特性滚降特性第59页/共121页第五十九页，共121页。10Nff(1)NNBfff12BNBRfT第60页/共121页第六十页，共121页。第61页/共121页第六十一页，共121页。 越大，越大，h(t)的拖尾衰减的拖尾衰减(shui jin)越快，但越快，但 B u 几种(j zhn)滚降特性 和 响应曲线：第62页/共121页第六十二页，共121页。各抽样值之间增加(zngji)一个零点, 尾部衰减较快 u 升余弦(yxin)滚降：第63页/共

28、121页第六十三页，共121页。第64页/共121页第六十四页，共121页。归纳归纳(gun)(gun)第65页/共121页第六十五页，共121页。滚降系数滚降系数(xsh)系统系统(xtng)带宽带宽无无ISI的最高频带的最高频带(pndi)利利用率用率无无ISI的最高码元速率的最高码元速率Baud=1 (Baud/ Hz）例例（1 1）H(f) 满足满足无码间串扰的频域条件无码间串扰的频域条件（2）（3）解解第66页/共121页第六十六页，共121页。基带传输(chun sh)系统的抗噪声性能研究： 在无ISI条件(tiojin)下，噪声n(t)引起的误码率Pe 第67页/共121页第六十

29、七页，共121页。n nR(t)特性特性(txng)x(t)=s(t)+nR(t)PenR(t)20( )( )2RRnPfGf0( )2nnPf202( )2nRdfnGf6.5.1 二进制双极性基带系统的Pen 分析模型分析模型第68页/共121页第六十八页，共121页。 nR(t) 的一维概率密度函数为 BBB()1()()0RRAnkTx kTAnkT，“”，“ ”221( )exp22nnvf v20,RnnN 可简记可简记(jin j)(jin j)为为： 对于对于(duy)双极性基带信号，其抽样值为（双极性基带信号，其抽样值为（+A,-A），）， 则合成波则合成波 x(t)=s(

30、t)+nR(t) 在抽样时刻的取值为在抽样时刻的取值为:2A,nxN高斯(o s)n x(t)特性特性第69页/共121页第六十九页，共121页。2121(p)2()ex2nnxAf x2021(p)2()ex2nnxAf x x(kTB) Vd, 判为判为“1”码码 x(kTB) Vd, 判为判为“0”码码设判决门限(mnxin)为 Vd，判决规则:VdP(0/1) P(1/0) =P(x Vd)=P(xVd)“1”正确正确(zhngqu)错误错误(cuw)“0”错误错误正确正确n 误码率误码率 Pe0( )f x1( )f x第70页/共121页第七十页，共121页。1()( )dVdP

31、xVf x dxu P(0/1) 发发 1 错判为错判为 0 的概的概率率(gil) :2211()exp222dnnAVxAdx220112dnVAtedt11()222dnVAerfP(0/1) 11( )( )dAAVf x dxf x dx第71页/共121页第七十一页，共121页。0()( )dVdP xVfx dxu P(1/0) 发发 0 错判为错判为 1 的概率的概率(gil) :2-211( + )exp222dVAnnx Adx2+20112dnVAtedt1 1-()2 22dnVAerf00( )( )dVAAfx dxfx dxP(1/0) 第72页/共121页第七十

32、二页，共121页。u 双极性基带系统(xtng)的总误码率 :可见可见(kjin)(kjin)第73页/共121页第七十三页，共121页。1()22enAPerfc 使Pe最小的判决(pnju)门限电平P(0/1) P(1/0) P(1)=P(0)时时:P(0/1) =P(1/0)Pe=11=()2202nAerf*0dV n 最佳最佳(zu ji)(zu ji)门限电平门限电平第74页/共121页第七十四页，共121页。n越大，Pe就越小。0dV1(0/1)(1/0)2ePPP1122nAerf122nAerfc第75页/共121页第七十五页，共121页。6.5.2 二进制单极性基带系统二进

33、制单极性基带系统(xtng)的的Pe()1()()00RBBRBA n kTx kTn kT，“”，“”对于单极性基带信号，其抽样值为（对于单极性基带信号，其抽样值为（+A,0），）， 则则合成合成(hchng)波波 x(t)=s(t)+nR(t) 在抽样时刻的取在抽样时刻的取值为值为: 对比：双极性基带信号对比：双极性基带信号(xnho)，其抽样值为（，其抽样值为（+A,-A）()1()()0RBBRBAnkTxTkTAkn，“”，“ ” 只需将只需将 的分布中心由的分布中心由-A 移到移到0即可：即可：0( )f x第76页/共121页第七十六页，共121页。Vd) 1 ()0(ln22P

34、PAAVnd当当P(1) = P(0) = 1/2时，时，Vd* = A/2neAerfcP2221第77页/共121页第七十七页，共121页。n 归纳归纳(gun) (gun) 对比：对比：/2dVA21()22enAPerfc2(0)ln(21)ndAAPVP等概时：0dV1()22enAPerfc2(0)ln12( )ndPAVP等概时：第78页/共121页第七十八页，共121页。第79页/共121页第七十九页，共121页。 眼 图估计(gj)和调整系统性能的一种实验方法 第80页/共121页第八十页，共121页。n何谓何谓(hwi)(hwi)眼图？眼图？第81页/共121页第八十一页，

35、共121页。n观察观察(gunch)(gunch)方法方法Tc=TB第82页/共121页第八十二页，共121页。(a) 无ISI的情况大“眼睛”(c) ，线迹细而清晰(qngx)；(b) 有ISI的情况小“眼睛”(d)，且线迹杂乱。 n眼图示例眼图示例(shl)(shl)TB第83页/共121页第八十三页，共121页。u 存在噪声时，眼图线迹变成了模糊的带状线；存在噪声时，眼图线迹变成了模糊的带状线；u 噪声越大，线条越宽、越模糊，噪声越大，线条越宽、越模糊，“眼睛眼睛(yn jing)”(yn jing)”张开的越小，张开的越小，u 甚至闭合。甚至闭合。第84页/共121页第八十四页，共12

36、1页。n眼图模型眼图模型(mxng)(mxng)第85页/共121页第八十五页，共121页。n眼图照片眼图照片(zhopi(zhopin)n)(a) 无ISI和n(t)的情况(qngkung)(b) 有一定(ydng)ISI和n(t)的情况u 二进制双极性升余弦信号二进制双极性升余弦信号u 三电平部分响应信号三电平部分响应信号第86页/共121页第八十六页，共121页。部分(b fen)响应和时域均衡改善(gishn)系统性能的两种措施 第87页/共121页第八十七页，共121页。n设计设计(shj)(shj)目标：目标：6.7.1 部分响应部分响应(xingyng)系统系统n设计设计(shj

37、)(shj)思思想：想：利用部分响应波形利用部分响应波形 进行传输的基带系统进行传输的基带系统第88页/共121页第八十八页，共121页。观察观察(gunch)(gunch)TB思路思路(sl)(sl) g t 当前当前码元只对码元只对下一个下一个码元产生码间串扰码元产生码间串扰第89页/共121页第八十九页，共121页。TBTBTBTB sin()sin()22()()22BBBBBBBBTTg tttTTTTttTT22cos/41 4/BBTt Tt若若g(t) g(t) 为传送为传送(chun sn)(chun sn)信信号的波形，号的波形， 且发送码元的间隔为且发送码元的间隔为TB

38、TB 则本码元的抽样则本码元的抽样(chu yn)(chu yn)值值 仅受仅受 前一码元的相同幅度样值前一码元的相同幅度样值的串扰。的串扰。合成合成(hchng)(hchng)波形波形第90页/共121页第九十页，共121页。TB g t1BBRT Nyquist速率速率(sl)： （无（无ISI的的 最高波特率）最高波特率）/(Bauz)2d/HBRB无无ISIISI的最高频带的最高频带(pndi)(pndi)利用率利用率: :Nyquist带宽带宽(di kun)：12BBT频谱结构频谱结构 /TB 22cos/41 4/SSt Tg ttT2cos,2G0,SSSSTTTT与理想矩形滤

39、波器的相同达到了基带系统在传输二进制序列时的理论极限值。达到了基带系统在传输二进制序列时的理论极限值。第91页/共121页第九十一页，共121页。第92页/共121页第九十二页，共121页。第93页/共121页第九十三页，共121页。实现实现(shxin)(shxin)方法方法第94页/共121页第九十四页，共121页。端恢复出来的ak全部是错误的。此外，在接收端恢复ak时还必须有正确的起始值（+1），否则，即使没有传输差错也不可能得到正确的ak序列。第95页/共121页第九十五页，共121页。(a) (a) 原理原理(yunl)(yunl)方框图方框图 预编码：可消除预编码：可消除(xioc

40、h)(xioch)接收端的接收端的“差错传播差错传播”现现象象: : bk=ak bk=ak bk-1 bk-1 （模（模2 2加）即加）即 ak=bk ak=bk bk-1 bk-1 Ck=bk+ bk-1 相关相关(xinggun)(xinggun)编码编码: :（算数加）（算数加）接收端对Ck作“模模2 判决判决”即可恢复即可恢复ak ： Ckmod2= bk+ bk-1 mod2= ak得到了得到了ak ，但不需要预先知道但不需要预先知道ak-1第96页/共121页第九十六页，共121页。u Ck 0 +2 0 0 +2 +2 +2 0 0 0 0u ak 1 0 1 1 0 0 0

41、1 1 1 1u判决(pnju)规则：u此例说明，由当前值Ck可直接得到当前的ak ，错误不会传播下去，而是局限在受干扰码元本身位置。1002判，判，kC例例第97页/共121页第九十七页，共121页。(b) (b) 实际系统组成实际系统组成(z chn)(z chn)框图框图u第第类部分类部分(b fen)响应系统方框响应系统方框图图第98页/共121页第九十八页，共121页。第99页/共121页第九十九页，共121页。相关相关(xinggun)(xinggun)编码：编码： Ck=bk- bk-2 Ck=bk- bk-2 预编码预编码(bin m)(bin m)： bk=ak bk=ak

42、bk-2 bk-2 即即ak=bkak=bk bk-2 bk-2 对对Ck作作模模2判决判决以恢复以恢复ak： Ckmod2= bk-bk-2 mod2= bk bk-2 =ak当前当前码元只对码元只对下下一个下下一个码元产生码间串扰码元产生码间串扰第100页/共121页第一百页，共121页。注意注意(zh y)(zh y)缺点缺点(qudin)(qudin)第101页/共121页第一百零一页，共121页。真的响应波形，使包括可调滤波器真的响应波形，使包括可调滤波器在内的整个系统的冲激响应满足无在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。码间串扰条件。时域均衡时域均衡(jnhng)第102页/

43、共121页第一百零二页，共121页。时域均衡时域均衡(jnhng)频域均衡在信道特性频域均衡在信道特性(txng)不变，且在传输不变，且在传输低速数据时是适用低速数据时是适用时域均衡可根据信道特性的变化进时域均衡可根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，行调整，能够有效地减小码间串扰，在高速数据传输中广泛应用。在高速数据传输中广泛应用。第103页/共121页第一百零三页，共121页。nSnTnTtCth)()(第104页/共121页第一百零四页，共121页。 H有有 ISI ()6.7.2 时域均衡时域均衡(jnhng)n目的目的(md(md)：消除消除(xioch)或减小码间串扰

44、或减小码间串扰（ISI）n方法：方法：频域均衡频域均衡 和 时域均衡时域均衡n均衡原理均衡原理无无 ISI () HTH有有误差误差第105页/共121页第一百零五页，共121页。B(2),(2)iBBBiiTTTTHT ( )TTh tB2iBBiHTTT， HTH即，使即，使 满足满足(mnz)(mnz)无码间串扰条件无码间串扰条件 ：从而从而(cng r)(cng r)确定：确定：u将将 代入上式，可得代入上式，可得: : H则则T()与与 无关，可放到无关，可放到 外面：外面：第106页/共121页第一百零六页，共121页。B( )jnnnTC eT 傅里叶系数傅里叶系数(xsh)Cn

45、 由由H()决定决定u故有：故有：u展成展成(zhn (zhn chn)chn)傅里叶级傅里叶级数：数： BBB( )2()iTTiTHT，B1()1)2(jnTnjTtnTChetedFB()nnCtnT第107页/共121页第一百零七页，共121页。u 由由hT(t)构造构造(guzo)出均衡器的结构出均衡器的结构横向滤波横向滤波器器第108页/共121页第一百零八页，共121页。网络是由无限多的按横向排列的迟延单元网络是由无限多的按横向排列的迟延单元Ts和抽头和抽头(chu tu)加权加权系数系数Cn 组成的，称为横向滤波器。组成的，称为横向滤波器。 功能是利用无限多个响应波形之和，将接

46、收滤波器输出端抽样时刻功能是利用无限多个响应波形之和，将接收滤波器输出端抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间串扰的响应波形。上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间串扰的响应波形。由于横向滤波器的均衡原理是建立在响应波形上的，故把这种均衡由于横向滤波器的均衡原理是建立在响应波形上的，故把这种均衡称为时域均衡。称为时域均衡。横向横向(hn xin)滤波器滤波器第109页/共121页第一百零九页，共121页。横向滤波器的特性将取决于各抽头系数横向滤波器的特性将取决于各抽头系数Cn。如果如果Cn是可调整的，则图中所示的滤波器是通用是可调整的，则图中所示的滤波器是通用(tngyng

47、)的；的；特别当特别当Cn可自动调整时，则它能够适应信道特性的变化，可以动态校可自动调整时，则它能够适应信道特性的变化，可以动态校正系统的时间响应。正系统的时间响应。理论上，无限长的横向滤波器可以完全消除抽样时刻上的码间串理论上，无限长的横向滤波器可以完全消除抽样时刻上的码间串扰，但实际中是不可实现的。扰，但实际中是不可实现的。不仅均衡器的长度受限制，并且系数不仅均衡器的长度受限制，并且系数Cn的调整准确度也受到限的调整准确度也受到限制。如果制。如果Cn的调整准确度得不到保证，即使增加长度也不会获得显著的调整准确度得不到保证，即使增加长度也不会获得显著的效果。的效果。有必要进一步讨论有限长横向

48、滤波器的抽头增益调整。有必要进一步讨论有限长横向滤波器的抽头增益调整。第110页/共121页第一百一十页，共121页。n有限有限(yuxin)(yuxin)长长均衡器均衡器B( )()NiiNe tCtiT（2N+1个抽头个抽头(chu tu)系数系数 ）第111页/共121页第一百一十一页，共121页。u 在抽样在抽样(chu yn)时刻时刻 t=kTB的取值：的取值：u 均衡后的输出均衡后的输出(shch)(shch)波形：波形：n有限有限(yuxin)(yuxin)长均衡器长均衡器B( )()NiiNe tCtiT（2N+1个抽头系数个抽头系数 ）B( )( )( )()NiiNy tx te tC x tiTBB()()NiiNyC x ki TkT简记为：简记为：Nkik iiNyC x第112页/共121页第一百一十二页，共121页。NNiikikxCy 上式说明，均衡器在第上式说明，均衡器在第k个抽样时刻上得到的样值个抽样时刻上得到的样值yk将由将由2N+1个个Ci与与