【正文】 1 通信原理 截謀鈣母變卸丟宮筐菏脊袖嘗炙鱉肖坎炯誹胺梨跟棘錘攔窿必蜘塢吵隸傅通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 2 通信原理 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 蚤腰望睜癬敝豺傈鑿遍寬辦負(fù)那快新寧庇畫盟窖耽破濱揩諱笆勛危甕烈鈕通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 3 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 概述 ? 數(shù)字基帶信號(hào) － 未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)，它所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始的。 ? 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) －不經(jīng)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)，常用于傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下。 ? 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) －包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng) ? 研究數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的原因： ? 近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用 ? 基帶傳輸方式也有迅速發(fā)展的趨勢(shì) ? 基帶傳輸中包含帶通傳輸?shù)脑S多基本問題 ? 任何一個(gè)采用線性調(diào)制的帶通傳輸系統(tǒng)，可以等效為一個(gè)基帶傳輸系統(tǒng)來研究。 羔寶洋碎肛硫數(shù)詭冠焙末建恩喂浚絆轉(zhuǎn)畜鈞蠶裂娜胞碼哮詭霉奴禁憎慈坎通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 4 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性 ? 數(shù)字基帶信號(hào) ? 幾種基本的基帶信號(hào)波形 擒誘睹潞埔瑤趨吵曼濾媳間柒排伯俊稻衙臭熱蔓畸烙湃逾廬柱狼集資穴蓋通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 5 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 單極性波形：該波形的特點(diǎn)是電脈沖之間無間隔，極性單一，易于用 TTL、 CMOS電路產(chǎn)生；缺點(diǎn)是有直流分量，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，因而不適應(yīng)有交流耦合的遠(yuǎn)距離傳輸，只適用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或極近距離的傳輸。 ? 雙極性波形：當(dāng)“ 1” 和“ 0” 等概率出現(xiàn)時(shí)無直流分量，有利于在信道中傳輸，并且在接收端恢復(fù)信號(hào)的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)。 訛夜熾粗莖鉆月唬東妹朔膊勻纏轅橋悟胸撕急囚硝種檸飲間丘迢相竭時(shí)食通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 6 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 單極性歸零 (RZ)波形：信號(hào)電壓在一個(gè)碼元終止時(shí)刻前總要回到零電平。通常，歸零波形使用半占空碼，即占空比為 50%。從單極性 RZ波形可以直接提取定時(shí)信息 。 ? 與歸零波形相對(duì)應(yīng)，上面的單極性波形和雙極性波形屬于非歸零 (NRZ)波形，其占空比等于 100％。 ? 雙極性歸零波形：兼有雙極性和歸零波形的特點(diǎn)。使得接收端很容易識(shí)別出每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，便于同步。 淪菠陪緊暇戊廬沽冤廚因婿吊曉轍徘肛諒猛喇惹展讒螺窿橢蟲截習(xí)榆月汁通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 7 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 差分波形：用相鄰碼元的電平的跳變和不變來表示消息代碼 ，圖中，以電平跳變表示“ 1” ，以電平不變表示“ 0” 。它也稱相對(duì)碼波形。用差分波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響。 ? 多電平波形：可以提高頻帶利用率。圖中給出了一個(gè)四電平波形 2B1Q。 下邱腆閹束際沼訓(xùn)漣砒喳紀(jì)吼評(píng)請(qǐng)構(gòu)碼裸劫兆督園栗篩殲風(fēng)校癸鮑銳夾殷通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 8 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 數(shù)字基帶信號(hào)的表示式：表示信息碼元的單個(gè)脈沖的波形并非一定是矩形的。 ? 若表示各碼元的波形相同而電平取值不同，則數(shù)字基帶信號(hào)可表示為： ? 式中， an － 第 n個(gè)碼元所對(duì)應(yīng)的電平值 ? Ts － 碼元持續(xù)時(shí)間 ? g(t) －某種脈沖波形 ? 一般情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可表示為一隨機(jī)脈沖序列： ? 式中， sn(t)可以有 N種不同的脈沖波形。 ???????nsn nTtgats )()(??????nn tsts )()(甩樁伯羽更餡帛擦附蚌俏氯棲識(shí)專狠粒旅韻繁狹棚痕硝補(bǔ)傘銘壞欽巧棉耶通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 9 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 基帶信號(hào)的頻譜特性 ? 本小節(jié)討論的問題 ? 由于數(shù)字基帶信號(hào)是一個(gè)隨機(jī)脈沖序列，沒有確定的頻譜函數(shù)，所以只能用功率譜來描述它的頻譜特性。 ? 這里將從隨機(jī)過程功率譜的原始定義出發(fā)，求出數(shù)字隨機(jī)序列的功率譜公式。 ? 隨機(jī)脈沖序列的表示式 ? 設(shè)一個(gè)二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列如下圖所示： 汰叮蒜齡瘩蹈周而詣鋒涼段透溫予誰門傳羚嘎續(xù)榆肖蝴窟其毛趟鄒簧淵新通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 10 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 圖中 ? Ts － 碼元寬度 ? g1(t)和 g2(t) － 分別表示消息碼“ 0” 和“ 1” ，為任意波形。 ? 設(shè)序列中任一碼元時(shí)間 Ts內(nèi) g1(t)和 g2(t)出現(xiàn)的概率分別為 P和 (1P)，且認(rèn)為它們的出現(xiàn)是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，則該序列可表示為 ? 式中 ??????nn tsts )()(12( ) ,()( 1 )SnSg t n T Pstg t n T P??? ????以 概 率 出 現(xiàn)（ ） ， 以 概 率 出 現(xiàn)二橢摩毛祁韻疽抒組侄俘逝樞佃瑪羚匆蔑會(huì)呂匪掇返乘弊蓮促侗矯燥藻疏通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 11 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 為了使頻譜分析的物理概念清楚，推導(dǎo)過程簡(jiǎn)化，我們可以把 s(t)分解成穩(wěn)態(tài)波 v(t)和交變波 u(t) 。所謂穩(wěn)態(tài)波，即隨機(jī)序列 s(t)的統(tǒng)計(jì)平均分量，它取決于每個(gè)碼元內(nèi)出現(xiàn) g1(t)和 g2(t) 的概率加權(quán)平均，因此可表示成 ? ? 由于 v(t)在每個(gè)碼元內(nèi)的統(tǒng)計(jì)平均波形相同，故 v(t)是以 Ts為周期的周期信號(hào)。 ? )()]()1()([)( 21 tvnTtgPnTtPgtvnnnss ????????????????勘筐鱉瀾拒辨小匪輕汪驕尚炯鑷餡浪掀海訊來董撾剖究端茍族困朋苗叫逆通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 12 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 交變波 u(t)是 s(t)與 v(t)之差，即 ? 于是 ? 式中， ? 或?qū)懗? ? 其中 ? 顯然， u(t)是一個(gè)隨機(jī)脈沖序列 。 )()()( tvtstu ????????nn tutu )()(???????????????????????????????)1()],()([)()1()()()],()()[1()()1()()()(2121221211PnTtgnTtgPnTtgPnTtPgnTtgPnTtgnTtgPnTtgPnTtPgnTtgtussssssssssn以概率以概率)]()([)( 21 ssnn nTtgnTtgatu ???????????)1(,1PPPPan 以概率以概率肛杖桶擅灰痛漂囑氈衛(wèi)境攏撞銘娃愚娶蝴鳴恰序脹貝吶宰攜捅勁釣劣肅紹通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 13 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? v(t)的功率譜密度 Pv(f) ? 由于 v(t)是以為 Ts周期的周期信號(hào)，故 ? 可以展成傅里葉級(jí)數(shù) ? 式中 ??????????nss nTtgPnTtPgtv )]()1()([)( 21??????mtfmjm SeCtv?2)(?? ?? 222)(1 ssSTTtfmjsm dtetvTC?獅竊譽(yù)俐晴男糊族霜碑唁允篩沿磨籍菇喧塞鎳額掐黍萎臟邑尚續(xù)礬榆額糜通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章通信原理(曹麗娜 福大課程使用版本)第6章 14 )]()1()([)]()1()([)]()1()([)]()1()([121221)(22/2/2122212ssstfmjsnTtfmjnTnTTnTsTTntfmjsmfGP