第6章-数字基带传输系统

第6章-数字基带传输系统的思维导图，基带信号形成是码型形成--波形形成，系统构成含：信道信号形成器（码型与波形）、信道、接收滤波器、抽样判决器、同步提取。

第6章-数字基带传输系统

• 数字基带传输的概念与系统构成
  • 基带信号为：完成了模数变换后的信号
  • 数字信号
    • 基带传输：在具有低通特性的有线信道（双绞线、电缆）传输距离不太远的情况下，信号可以不经调制直接传输。如：计算机局域网、电话信号，这种传输称为数字基带传输系统
    • 频带传输：无线信道与长距离有线信道其传输特性是带通型的。
  • 基带传输系统
    • 基带信号形成：码型形成--波形形成
    • 系统构成：信道信号形成器（码型与波形）、信道、接收滤波器、抽样判决器、同步提取
• 数字基带信号及其频谱特性
  • 数字基带信号
    • 单极性不归零NRZ ：含直流分量，无同步信息；不适合远距离传输，只适合设备内部
    • 双极性不归零BNRZ ：无直流分量，抗干扰能力较强
    • 单极性归零RZ ：含定时信息
    • 双极性归零BRZ 含定时信息
    • (绝对码波形)
    • 差分波形（相对码波形）：可消除设备初始状态的影响，特别是在PM调制系统·中用于解决载波相位模糊问题
    • 多进制波形：B一定的条件下，传输更高的比特速率
  • 数字基带信号传输的常用码型
    • 选择原则：不含直流分量且低频分量少；码型变换过程对任何信源具有透明性；含定时信息；具有内在检错能力；传输效率尽量高；编译码设备尽可能简单
    • AMI：+1 -1交替 不含直流分量；高低频分量少；功率谱能量集中在二分之一码速率处；B=码速率；具有检错能力；遂无定时分量，但信号经过全波整流变为RZ，可提取定时，是CCITT建议采用的传输码型之一；u律四次群以下接口使用扰码后的AMI（扰码减少AMI中的连0个数）
    • HDB3：3阶高密度双极性码；连0三个以内可用于检错，有利于提取定时信息。A律PCM四次群以下的接口码型
    • 数字双相码 1：10 0：01 无直流分量，含定时信息，带宽比原信码增加1倍；计算机以太网采用
    • CMI：1：11 00 0：01 含定时信息，由于禁用码组“10”可以宏观检错 CCITT推荐的PCM高次群采用的接口码型
    • 密勒码：时钟信息；具有较好抗扰能力
    • nBmB：光纤数字传输系统中 m=n+1，常用5B6B 优点：提取同步信号；4B5B 8B10B用于高速以太网
    • 4B/3T：降低码速率提高频带利用率；适用于较高速率的数据传输系统 如高次群同轴电缆传输系统
    • 2B1Q：高速数据用户线HDSL采用的编码类型
  • 频谱特性
    • 数字基带信号的功率谱密度可能含连续谱获得离散谱
    • 连续谱去总是存在，用于确定信号带宽
    • 离散谱不一定存在，存在条件pg1+(1-p)g2 ≠0且G1与G2中至少一个不为0
    • 离散谱可用于提取同步信号
    • NRZ：B=fs=RB
    • RZ :B=2fs=2RB
    • BNRZ:B=fs=RB
    • BRZ:B=2fs=2RB
    • AMI与HDB3：无直流分量，无其他离散分量；低频分量少；位同步提取方法：加波形变换器(可以是比较器 微分器 整流器)，其波形变换输出为RZ
• 数字基带脉冲传输与码间串扰
  • 理想低通
    • 无码间串扰的频域条件 （其中RB=1/Ts）
    • 奈奎斯特带宽（基带传输最小带宽）：fN=RB/2=1/(2Ts) 奈奎斯特速率（无码间干扰传输的最高速率）RB 最高频带利用率：n=2Baud/Hz
    • H(ω)满足互补对称性
    • 优点：达到了基带传输系统频带利用率的极限值2Baud/Hz，即频带利用率高
    • 缺点：时域响应衰减慢，对定时信号（抽样信号与位同步信号）相位抖动敏感
  • 升余弦滚降频率特性
    • fN处呈奇对称
    • α=▲f/fN
    • B= fN(1+α) RB=2fN n=2/(1+α)
    • 缺点：频带利用率低 有效性差
    • 优点：尾巴短，衰减快，判决略有偏差，不会造成严重误码，对抽样信号相位抖动要求不严格，且物理可实现
• 部分响应系统
  • 提高频带利用率，又可以形成尾巴短，衰减快的传输波形
  • 基本思想：人为引入有规律的码间串扰，此串扰可以在接收抽样判决时以一种确定的方式消除
  • 误传播现象（误码扩散）：产生原因：形成部分响应波形的过程中，有控制地在相邻码元引入串扰
  • 为避免误传播现象，需要经过：预编码--相关编码--模2判决【-+2 判决为0 0判决为1】
  • 第Ⅰ类响应频谱主要集中在低频段；第Ⅳ类部分响应无直流且低频分量小，实际应用中更为广泛
• 数字基带传输系统的抗噪性能分析
  • 误码率：Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)
  • 双极性信号
  • 单极性信号（公式没问题）
  • 单双极性的A与σ相等时，双极性的抗噪声性能优于单极性。等概条件下，单极性的判决门限为A/2，当信道发生变化时，信号幅度A会随之变化，所以判决门限也随之改变。双极性的d的最佳判决门限=0，与信号幅度无关，因不会随信道特性变化，故能保持最佳状态
• 眼图
  • 用示波器观测眼图时，其信号应该取自接收机抽样判决前
  • 眼图模型
    • 最佳抽样时刻
    • 斜率决定系统对抽样定时误差的灵敏程度（越大越敏感）
    • 阴影垂直高度：畸变范围
    • 判决门限电平
    • 噪声容限
    • 过零点失真
• 时域均衡
  • 减少码间串扰
  • 时域均衡器中经常使用：线性均衡器（线性均衡器常采用带抽头的可调滤波器称为横向滤波器）
  • 增加抽头个数均衡效果会得到改善
  • 横向滤波器的特性取决于各抽头系数
  • 度量标准：峰值畸变和均方畸变