数字通信（微课版）课件 第3讲数字基带传输系统

数字通信

ISSUE4.4-4.54.4数字基带信号的再生中继传输再生中继系统再生中继器

再生中继传输的性能分析内容提要4.4.1再生中继系统

在基带信号信噪比不太大的条件下，再生中继系统对失真的波形及时识别判决，识别出“1”码和“0”码，只要不误判，经过再生中继后的输出脉冲会完全恢复为原数字信号序列。基带传输的再生中继系统

再生中继系统框图

再生中继系统的特点：

（1）无噪声积累。数字信号在传输过程中会受到数字通信中的再生中继系统噪声的影响，主要会导致信号幅度的失真。但这种失真可通过再生中继系统中的均衡放大、再生判决而取掉，所以理想的再生中继系统是不存在噪声积累的。

（2）有误码的积累。再生中继系统在再生判决的过程中，由于码间串扰和噪声干扰的影响，会导致判决电路的错误判决，即“1”码误判为“0”码，“0”码误判为“1”码，这就是误码现象。一旦误码发生，就无法消除，反而随着通信距离的增长，误码会产生积累。因为各个再生中继器都有可能误码，通信距离越长，中继站也就越多，误码的积累也越多。4.4.2再生中继器再生中继器的框图：1.均衡放大均衡放大的作用是将接收到的失真信号均衡放大成适合于抽样判决的波形，这个波形称为均衡波形，用r(t)表示。适合再生判决的均衡波形R(t)应满足以下要求：

(1)波形幅度大且波峰附近变化要平坦。一个“1”码对应的均衡波形R(t)如图所示：假如在再生判决的时刻由于各种原因引起定时抖动，使再生判决的脉冲发生偏移，由于波形幅度大且波峰附近变化平坦，所以不会发生误判，“1”码仍可还原为“1”码。反之则有可能判为“0”码。

(2)相邻码间串扰尽量小。实际的传输系统中均衡波形不能做到绝对无码间串扰，但应尽量使邻码间串扰小，不足导致下一个码元的误判为原则。满足要求的常用均衡波形有：升余弦波形和有理函数均衡波形升余弦均衡波形：升余弦波形的特点是：波峰变化较慢，不会因为定时抖动引起误判而造成误码，而且R(t)满足无码间串扰条件。升余弦波形R(t)可表示为

由于线路衰减比较大，而且频率越高，衰减越大。因此均衡放大特性必须抑制线路的衰减，得到一个较理想的升余弦均衡波形。有理函数均衡波形：有理函数均衡波形的特点是：r(t)波峰变化较慢，脉宽为半波峰对应的宽度（等于αTb，α为占空比），有下冲拖尾，可能造成码间串扰。有理函数均衡特性可以用RC电路予以实现，相对容易一些。只要做到使码间串扰减小到最地程度，不造成误码，就是一种比较好的均衡波形

2.定时钟提取

定时钟提取就是从已接收的信号中提取与发送端定时钟同步的定时脉冲，以便在最佳时刻识别判决均衡波的“1”码“0”码，并把它们恢复成一定宽度和幅度的脉冲。定时钟提取的方法有外同步定时法和自同步定时法两种，这些将在第8章定时与同步中详细论述。

3.抽样判决与码形成抽样判决与码形成就是判决再生，也叫识别再生，识别是指从已经均衡好的均衡波形中识别出“1”码还是“0”码；再生就是将判决出来的码元进行整形与变换，形成半占空的双极性码，即码形成。为了达到正确的识别，抽样判决应该在最佳时刻进行，即在均衡波的波峰处进行识别。

4.再生中继器方框图再生中继器完整的方框图:假设发送信码s(t)为“+10-1”，经信道传输后s(t)波形产生失真。均放将其失真波形均衡放大成均衡波形R(t)。对R(t)进行全波整流后，其频谱中含有丰富的fb成分；调谐电路只选出fb成分，输出频率为fb的正弦信号；相位调整电路将频率为fb的正弦信号进行相位调整，使后面的抽样判决脉冲能够对准均衡波形R(t)的最佳位置，以便正确抽样判决；限幅整形电路将正弦信号转换为矩形脉冲，此周期性矩形脉冲信号就是定时钟信号。定时钟信号经过微分电路后便得到抽样判决脉冲（只需正的脉冲即可）。最后，经过抽样判决和码形成便恢复出原脉冲信号序列“+10-1”。4.4.3再生中继传输性能分析再生中继传输系统产生误码的原因有噪声、串音及码间串扰等，其信道噪声在一个再生段产生的的误码率与式（4-39）、（4-40）相同。在实际的再生中继系统中，误码率比以上结果要大得多。实际的再生中继系统包含有多个再生中继段，那么，总误码率PE与每一个再生中继段的误码率Pei有什么关系呢？

一般认为，当每一个再生中继段的误码率Pei很小时，在前一个再生中继段所产生的误码率传输到后一个再生中继段时，因后一个再生中继段的误判，而将前一个再生中继段的误码率纠正过来的概率是非常小的。所以，可近似认为各再生中继段的误码是互不相关的，这样具有m个再生中继段的误码率PE为

当每个再生中继段的误码率均为Pe时，全程总误码率为

PE≈mPe

实际上，在各中继段误码率不相等的情况下，全程总误码率主要由信噪比最差的再生中继段所决定。另外，基带数字序列经信道传输后，各中继站和终端站接收的脉冲信号在时间上不再是等间距的，而是随时间变动的，这种现象称为相位