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第三章数字基带信号与发送滤波器

2021-11-15 18:58:44 作者：互联网

一、概念

什么是码元？

：数字通信中，是承载信息量的基本信号单位；
从信源发出的数字信息可以用数字码元序列来表示。
什么是数字基带信号？

：用于表示数字码元序列的脉冲电压或电流。

：指未经调制的数字信号（其所占据的频谱是从零频或很低频率开始的）
数字基带信号可以采用哪些波形？

：方波、三角波、升余弦波
什么是传输码（线路码）？为何引入？

：将原码元按照一定的规则转换而成的适合信道传输要求的码元。

：一是由于不同数字信道的传输特性和传输要求不同，原码元可能并不满足；二是需要在发送的信号中加入码元起止时刻的信息。
奈奎斯特第一准则是什么？

：每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。若码元的传输速率超过了奈氏准则所给出的数值，则将出现码元之间的互相干扰。

：公式表示为理想低通信道下的最高码元传输速率=2W·Baud。

：理想带通信道的最高码元传输速率=1W·Baud

：奈氏准则是在理想条件下推导出的。在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值还要小些。

：码元传输速率，又称为码元速率或传码率。其定义为每秒钟传送码元的数目，单位为"波特"，又可以称为波特率,常用符号"Baud"表示，简写为"B"。

：码元与比特的区别：比特/秒是信息传输速率的单位，码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

：需要注意的是，奈氏准则并没有对信息传输速率（b/s）给出限制。要提高信息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。这就需要有很好的调制技术。
什么是功率谱密度？

：在物理学中，信号通常是波的形式表示，例如电磁波、随机振动或者声波。

：每单位频率波携带的功率（由波的功率频谱密度乘以一个适当的系数后得到）。

二、数字基带信号波形仿真

最基本的二进制基带信号的方波波形有哪些？

：单极性不归零波形——用正电平和零电平分别对应二进制码“1”和“0”；缺点是有直流分量（平均电平不为零），要求传输线路具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或极近距离（如印制电路板内核机箱内）的传输。

:双极性不归零波形——用正、负电平的脉冲分别表示二进制代码“1”和“0”；有利于在信道中传输，并且在接收端恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响。抗干扰能力也较强。

：单极性归零波形——所谓归零波形是指它的有电脉冲宽度tao小于码元宽度T，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。

：双极性归零波形——兼有双极性和归零波形的特点。

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数字基带信号波形的MTALAB仿真：

单极性：

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2.双极性：

在这里插入图片描述

三、数字基带信号码型仿真

为什么要使用不同的传输码？

：传输基带信号时，不同的信道有不同的传输特性，因此也就需要使用不同的传输码
传输码的特性有哪些？

：（1）不含直流分量，且低频分量较少；

：（2)含有分富的定时信息，便于从接收码流中提取位同步时钟信号；

：(3)功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；

：(4)不受信息源统计特性的影响；

：(5)具有内在的监错能力；

：(6)编译码简单，以降低通信延时和成本；
这里使用两种传输码：

：数字双相码

：三阶高密度双极性码

1.（数字）双相码

又称：曼彻斯特码
什么是双向编码？

：一种双相间隔编码，对每个二进制代码“0”和“1”分别用两个具有不同相位的二进制新码去取代，故称为双相编码。
双相码：用一对正负脉冲来表示数字，用码元间隔中心点的负跳变（由正到负）表示“0”，用正跳变（由负到正）表示“1”。即“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10 ”两位码表示。

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2.三阶高密度双极性码（HDB3码）

什么是HDB3码？

：是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。
HDB3码的编码规则是什么？
1、源码是1时，暂时不变；

2、连0不超过3个时不变，有4个或以上连0时把每4个0换为取代节，即B00V；

3、确定B是0还是±1：第一个B一般取0，若两个取代节之间1的个数为偶，易推得后者的B一定是±1，此时B和1遵循的规则完全相同，可以直接记为1，即100V；为奇则一定是0，记为0，即000V。

4、统一确定极性：第一个非0符一般取-1，之后，根据前一个非0符极性，V取同，1取反；

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四、发送滤波器仿真

又称：脉冲成形滤波器
为什么要进行成形滤波处理？

：改善原波形（方波）的频谱特性，产生适合信道传输的波形。
常用的波形成形滤波器有哪些？

：升余弦脉冲滤波器

：平方根脉冲滤波器

：高斯滤波器

1.升余弦脉冲滤波器

升余弦脉冲滤波器（升余弦滚降系统）的传输特性（系统函数）？
升余弦滚降频谱图和时域波形图？

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升余弦滚降滤波器h(t)

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2.平方根升余弦滤波器

该滤波器怎么用？

：通常，把它放置在收发两端，即将接收滤波器和发送滤波器设计（匹配）为平方根升余弦函数（升余弦函数的平方根）
为什么用这种滤波器？

：若不考虑由于信道引起的码间串扰，两个平方根升余弦函数相乘（相当于时域卷积）就得到升余弦形式的合成的系统传输函数。（升余弦满足奈奎斯特第一准则）

：能够提升接收端的信噪比
平方根升余弦滚降滤波器h(t)

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3.高斯（低通）滤波器

高斯低通滤波器的三大特点是什么？

：(1)带宽窄，具有良好的截止特性；

：(2)具有较低的过冲脉冲响应，以防止调制器的瞬间频偏过大；

：(3)保持滤波器输出脉冲的面积不变，以便于进行相干解调。
高斯滤波器的系统函数是什么？
仿真-高斯脉冲成形滤波器对矩形脉冲输入的影响：

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标签：滤波器,码元,第三章,波形,传输,基带,余弦,传输速率
来源： https://blog.csdn.net/m0_51288996/article/details/121340673

第三章 数字基带信号与发送滤波器