国防科大通信原理第6讲20130412

第6讲数字基带传输系统(4.3~4.4)通信原理第4章数字基带传输系统4.1数字基带信号及其频谱特性

4.2基带传输的常用码型4.3数字基带信号传输与码间串扰4.4无码间串扰的基带传输特性4.5基带传输系统的抗噪声性能4.6部分响应和时域均衡主要内容4.3数字基带信号传输与码间串扰4.3.1数字基带信号传输系统的组成4.3数字基带信号传输与码间串扰基带系统的各点波形示意图输入信号码型变换后传输的波形信道输出接收滤波输出位定时脉冲恢复的信息错误码元4.3数字基带信号传输与码间串扰第7个码元发生了误码，由接收端抽样判决器的错误判决造成。原因有二：①码间串扰：传输特性不理想造成波形的畸变，影响相邻码元的正确判决②信道噪声：一般为加性高斯噪声4.3.1数字基带信号传输系统的组成基带信号传输质量的优劣可用眼图来大致表示4.3.3定量分析4.3数字基带信号传输与码间串扰式中:gT(t)为发送滤波器GT()的冲激响应4.3数字基带信号传输与码间串扰抽样判决器对r(t)进行判决，以确定接收序列的估计序列{an}4.3.3定量分析

r(t)为各时刻h(t)以an为系数的叠加，再加噪声4.3数字基带信号传输与码间串扰实际抽样值包括三部分：4.3.3定量分析（3）nk(kTs)：输出噪声在抽样瞬间的值，属干扰（1）akh(0)：有用信号，确定ak的依据属码间串扰显然，我们希望后两项值越小越好。（2）9问题—先假设没有噪声时的情况

H(f)满足什么条件，使得输出信号y(t)中无码间串扰，以使抽样判决器正确判决，恢复出发送序列的估计序列{an’}？10第4章数字基带传输系统4.1数字基带信号及其频谱特性4.2基带传输的常用码型4.3数字基带信号传输与码间串扰4.4无码间串扰的基带传输特性4.5基带传输系统的抗噪声性能4.6

部分响应和时域均衡114.4无码间串扰的基带传输特性4.4.1消除码间串扰的基本思想若想消除码间串扰，应使

——无码间串扰的时域条件124.4无码间串扰的基带传输特性两种可能：（1）通过各项互相抵消使等式为0；（2）由于an是随机的，要想通过各项相互抵消使码间串扰为0是不行的。采样时刻为0值134.4无码间串扰的基带传输特性4.4.2无码间串扰的条件时域条件注：若h(t)的抽样值除了在t=0时不为零外，在其它所有抽样点上均为零，就不存在码间串扰。

无码间串扰的时域条件144.4无码间串扰的基带传输特性举例：tTs3Ts-Ts-3Ts0.5TsTs1.5Ts-0.5Ts-Ts-1.5Tst0.5Ts1.5Ts-0.5Ts-1.5Tst15

满足无码间串扰的传输特性不止一个，我们在实际系统中到底应该选哪一个？为什么要这样选？4.4无码间串扰的基带传输特性

具体传输过程中要受很多因素制约，设计因素？定时误差？等等164.4无码间串扰的基带传输特性传输特性：174.4无码间串扰的基带传输特性

无码间串扰传输特性的选择依据：

带宽小；

拖尾振荡幅度小，收敛快；容易实现；184.4无码间串扰的基带传输特性频域条件推导在t=kTs时，有把上式的积分区间用分段积分求和代替，每段长为2/Ts，则上式可写成194.4无码间串扰的基带传输特性令则d=d,=+2i/Ts

，当=(2i1)/Ts时，=/Ts204.4无码间串扰的基带传输特性

由傅立叶级数可知，若F()是周期为2/Ts的频率函数，则可用指数型傅立叶级数表示214.4无码间串扰的基带传输特性

将上式与上面的h(kTs)式对照，h(kTs)就是的指数型傅立叶级数的系数，即有

224.4无码间串扰的基带传输特性在无码间串扰时域条件的要求下，我们得到无码间串扰时的基带传输特性应满足或写成上述条件称为奈奎斯特(Nyquist)第一准则。234.4无码间串扰的基带传输特性

频域条件的物理意义：将H()在轴上以2/Ts为间隔切开，然后分段沿轴平移到(-/Ts,/Ts)区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是

Ts

）。244.4无码间串扰的基带传输特性25AnyQuestions?

频域条件的物理意义：这一过程可以归述为：一个实际的H()特性若能等效成一个理想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰。滤波器的带宽和码元速率有何关系？4.4无码间串扰的基带传输特性26

频域条件的讨论fs>2W（码元速率大于两倍系统带宽）

结论：当码元速率大于基带传输系统带宽的两倍时，无法得到一个无码间串扰的系统，或者说无法设计一个无码间串扰的信号波形。4.4无码间串扰的基带传输特性27fs

=2W（码元速率等于两倍系统带宽）结论：唯一可能的传输函数为4.4无码间串扰的基带传输特性28fs<2W（码元速率小于两倍系统带宽）结论：多个H()重叠相加的结果，就有可能满足:4.4无码间串扰的基带传输特性294.4无码间串扰的基带传输特性4.4.3无码间串扰的传输特性的设计满足奈奎斯特第一准则并不是唯一的要求。理想低通特性满足奈奎斯特第一准则的H()有很多种，容易想到的一种极限情况，就是H()为理想低通型，即304.4无码间串扰的基带传输特性

它的冲激响应为h(t)在t=kTs

(k0)时有周期性零点，当发送序列的时间间隔为Ts时，正好巧妙地利用了这些零点。只要接收端在t=kTs时间点上抽样，就能实现无码间串扰。31可见：由于h(t)在t=kTs(k0)时刻取零点，接收端在t=kTs时间点上采样即可实现无码间串扰注意：这是在滤波器工作正常的条件下得出的结论。若滤波器性能恶化，情况将很不一样！4.4无码间串扰的基带传输特性324.4无码间串扰的基带传输特性

由理想低通特性还可以看出，对于带宽为的理想低通传输特性：若输入数据以RB=1/Ts波特的速率进行传输，则在抽样时刻上不存在码间串扰。若以高于1/Ts波特的码元速率传送时，将存在码间串扰。 通常将此带宽B称为奈奎斯特带宽，将RB称为奈奎斯特速率。334.4无码间串扰的基带传输特性此基带系统所能提供的最高频带利用率为存在问题：这种特性在物理上是无法实现的；并且h(t)的振荡衰减慢，使之对定时精度要求很高。故不能实用。为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降，这称为“滚降”。如何滚降？滚降要满足什么条件？效率如何设计？344.4无码间串扰的基带传输特性余弦滚降特性一种常用的滚降特性是余弦滚降特性：奇对称的余弦滚降特性354.4无码间串扰的基带传输特性

只要H()在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）呈奇对称的幅度特性，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。奇对称的余弦滚降特性364.4无码间串扰的基带传输特性

按余弦特性滚降的传输函数可表示为

相应的h(t)为为滚降系数，用于描述滚降程度。它定义为374.4无码间串扰的基带传输特性

fN

－奈奎斯特带宽，

f

－超出奈奎斯特带宽的扩展量几种滚降特性和冲激响应曲线384.4无码间串扰的基带传输特性

滚降系数越大，h(t)的拖尾衰减越快滚降使带宽增大为余弦滚降系统的最高频带利用率为394.4无码间串扰的基带传输特性

当=0时，即为前面所述的理想低通系统；当=1时，即为升余弦频谱特性，这时H()可表示为404.4无码间串扰的基带传输特性＝1的升余弦滚降特性的h(t)满足抽样值上无串扰的传输条件，且各抽样值之间又增加了一个零点，而且它的尾部衰减较快(与t2

成反比)，这有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。但这种系统所占频带最宽，是理想低通系统的2倍，因而频带利用率为1波特/赫，是二进制基带系统最高利用率的一半。41滚降系数越大，h(t)的拖尾衰减越快余弦滚降系统的最高频带利用率为余弦滚降滤波器滚降使带宽增大为余弦滚降滤波器的设计数字滤波器（方便改变参数）大于理想低通优于理想低通低于理想低通4.4无码间串扰的基带传输特性424.4无码间串扰的基带传输特性

在以上讨论中并没有涉及H()的相移特性。实际上它的相移特性一般不为零，故需要加以考虑。在推导奈奎斯特第一准则公式的过程中，我们并没有指定H()是实函数，所以，该公式对于一般特性的H()均适用。43无码间串扰滤波器位于何处？一般在发端！4.4无码间串扰的基带传输特性44小结

无码间串扰的时域条件；基带传输系统无码间串扰的频域条件；无码间串扰的传输特性的设计。奈奎斯特第一准则：理想低通信道的截