[摘要]本文主要分析了在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)傳輸信息的過程中，所出現(xiàn)的傳碼率與碼間干擾之間的關(guān)系。
　　[關(guān)鍵詞]基帶傳輸系統(tǒng)，仿真
　　1．?dāng)?shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成及原理
　　目前，在實(shí)際使用的數(shù)字通信中，對于基帶傳輸系統(tǒng)的研究是十分有意義的。這是因?yàn)椋菏紫龋�基帶傳輸系統(tǒng)的許多問題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題；其次，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，基帶傳輸這種方式也有迅速發(fā)展的趨勢，目前，它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸；最后，理論上也可以證明，任何一個(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以由一個(gè)等效的基帶傳輸系統(tǒng)所代替。在信號(hào)傳輸過程中，對模擬信號(hào)經(jīng)過信源編碼得到的信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)，將這種信號(hào)經(jīng)過碼型變換，直接送到信道傳輸，稱為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸，本文主要設(shè)計(jì)了數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，不同的傳碼率所產(chǎn)生的碼間干擾的不同。
　　在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中對信號(hào)的碼型的要求如下：
　�。�1）有利于提高系統(tǒng)的頻帶利用率。
　　（2）基帶信號(hào)應(yīng)不含直流分量，同時(shí)低頻分量盡量少，因?yàn)橛捎谧儔浩鞯慕尤�，使信道具有低頻截止特性。
　�。�3）考慮到碼型頻譜中高頻分量的影響。電纜中線對間由于電磁輻射而引起的串話會(huì)隨頻率升高而加劇，會(huì)限制信號(hào)的傳輸距離或傳輸容量。
　�。�4）基帶信號(hào)應(yīng)具有足夠大的定時(shí)信號(hào)供提取。
　　(5)基帶信號(hào)的傳輸碼型應(yīng)具有誤碼檢測能力。
　�。�6）碼型變換設(shè)備簡單，容易實(shí)現(xiàn)。
　　數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)如圖1.1所示：
　　
　　圖1.1數(shù)字基帶信號(hào)傳輸框圖
　　它主要由發(fā)送濾波器（信號(hào)形成器）、信道、接收濾波器和抽樣判決器組成。為了保證系統(tǒng)可靠有序地工作，還有同步系統(tǒng)。
　　圖中各方框的功能和信號(hào)傳輸?shù)?a href='http://www.56st48f.cn/wlzz/' target='_blank' class=infotextkey>物理過程簡述如下：
　�。�1）信道信號(hào)形成器（發(fā)送濾波器）。它的功能是產(chǎn)生適合信道傳輸?shù)幕鶐�信�?hào)波形。因?yàn)槠漭斎胍话闶墙?jīng)過碼行編碼器產(chǎn)生的傳輸碼，相應(yīng)的基本波形通常是矩形脈沖，其頻譜很寬，不利于傳輸。發(fā)送濾波器用于壓縮輸入信號(hào)頻帶，把傳輸碼變換成適宜于信道傳輸?shù)幕鶐�信�?hào)波形。
　　（2）信道。是允許基帶信號(hào)通過的媒質(zhì)，通常為有線信道，如雙絞線、同軸電纜等。信道的傳輸特性一般不滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，因此會(huì)引起傳輸波形的失真。恒參信道如（明線、同軸電纜、對稱電纜、光纖通道、無線電視距中繼、衛(wèi)星中繼信道）對信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕�是線形畸變；隨參信道如（短波電離層反射、對流層散射信道等）對信號(hào)傳輸?shù)挠绊懼饕�有多徑傳播、頻率的選擇性衰落。另外信道還會(huì)引入噪聲n（t），并假設(shè)它是均值為零的高斯白噪聲。
　�。�3）接收濾波器。它用來接收信號(hào)，盡可能濾除信道噪聲和其他干擾，對信道特性進(jìn)行均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。
　�。�4）抽樣判決器。則是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定時(shí)刻（由定時(shí)脈沖控制）對接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。
　�。�5）定時(shí)脈沖和同步提取。用來抽樣的位定時(shí)脈沖依靠同步提取電路從接收信號(hào)中提取，位定時(shí)的準(zhǔn)確與否將直接影響判決效果。
　　2．無碼間串?dāng)_傳輸?shù)臈l件
　　在基帶傳輸系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)（主要是信道）特性不理想，接收端收到的數(shù)字基帶信號(hào)波形會(huì)發(fā)生畸變，使碼元之間互相產(chǎn)生干擾。此外，信號(hào)在傳輸過程中受信道加性噪聲的影響，還會(huì)使接收波形疊加上隨機(jī)干擾，造成接收端判決時(shí)發(fā)生誤碼。為了消除或減小這些干擾，必須合理地設(shè)計(jì)基帶傳輸系統(tǒng)，因此對系統(tǒng)特性和信號(hào)波形進(jìn)行討論。
　　基帶傳輸系統(tǒng)總的傳輸特性(w)可寫為:
　　(2.1)
　　其單位沖擊響應(yīng)為:
　　=(2.2)
　　接受濾波器輸出信號(hào)r（t）為:
　　(2.3)
　　式中，n=0時(shí)為理想采樣值，其余n的取值相加均為碼間干擾，為加性噪聲，n（t）經(jīng)過濾波器后輸出的窄帶噪聲。抽樣判決器對r（t）進(jìn)行抽樣判決，以確定所傳輸?shù)臄?shù)字信息序列。
　　滾降低通幅頻特性，實(shí)際傳輸中，不可能有絕對的基帶傳輸系統(tǒng)，這樣一來，不得不降低頻帶利用率，采用具有奇對稱滾降特性的低通濾波器作為傳輸網(wǎng)絡(luò)。
　　根據(jù)推導(dǎo)得出結(jié)論：只要滾降低通的幅頻特性以點(diǎn)C（，1/2）呈奇對稱滾降，則可滿足無碼間干擾的條件（此時(shí)仍需滿足傳輸速率=2fc）。
　　對于數(shù)字基帶傳輸，甚至數(shù)字帶通信道傳輸，另一個(gè)可能引起接收誤碼的重要因素是碼間或符號(hào)間干擾（IntersymbolInterference，ISI）。其主要原因是，窄脈沖波形序列的每一個(gè)脈沖需要很寬的信道帶寬，而有限帶寬的信道傳輸對于信號(hào)脈沖限帶后，原來發(fā)送的這些信號(hào)脈沖必然在時(shí)域流散，它們會(huì)大大超越發(fā)送時(shí)的碼元間隔。相鄰脈沖在信道中的互相“拖尾”混疊，在接受定時(shí)判決時(shí)，就可能導(dǎo)致誤碼。
　　分析可見，為了獲得足夠小的誤碼率，必須最大限度地減小碼間串?dāng)_及隨機(jī)噪聲的影響，這需要合理地設(shè)計(jì)基帶信號(hào)和基帶傳輸系統(tǒng)。從理論上說，只要合理地設(shè)計(jì)系統(tǒng)的傳輸特性，碼間串?dāng)_是可以消除的；但對隨機(jī)噪聲來說，只能盡量減小其影響，不能完全消除。
　　奈奎斯特對此進(jìn)行了研究，提出了不出現(xiàn)碼間干擾的條件：當(dāng)碼元間隔T的數(shù)字信號(hào)在某一理想低通信道中傳輸時(shí)，若信號(hào)的傳輸速率為（為理想低通截止頻率），則此時(shí)是傳輸系統(tǒng)不產(chǎn)生碼間干擾的最大傳碼率，且信道的頻帶利用率達(dá)到極限。當(dāng)滿足這一條件時(shí)，其它碼元的拖尾振幅在對應(yīng)于某一碼元響應(yīng)的最大值處剛好為零。以下設(shè)計(jì)均不考慮隨機(jī)噪聲的影響。
　　3系統(tǒng)仿真分析
　　用軟件systemview搭建數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真圖，進(jìn)行仿真結(jié)果如下：
　�。�1）此時(shí)設(shè)=50Hz，=100Hz，根據(jù)以上理論可知傳碼率為理論上傳碼率的最大值。仿真如下：
　　
　　圖3.1Sink3和Sink8模塊發(fā)送和接收到的碼元波形
　　
　　圖3.1說明：最終接收到的信號(hào)經(jīng)過和原始信號(hào)的比較，發(fā)現(xiàn)沒有發(fā)生碼元的判決錯(cuò)誤，即使加入一定的噪聲仍然能正常傳輸，沒有出現(xiàn)碼間干擾。
　�。�2）若=50Hz，Rb=110bps，仿真結(jié)果如下：
　　
　　圖3.2發(fā)送和接收到的碼元信號(hào)
　　圖3.2說明：當(dāng)輸入信號(hào)的波特率為110bps時(shí)，此時(shí)的條件已不滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，重新運(yùn)行系統(tǒng)后，可觀察到信號(hào)傳輸錯(cuò)誤。接收到的信號(hào)在原始傳輸?shù)?.2s和0.3s時(shí)發(fā)生碼元的判決錯(cuò)誤。當(dāng)輸入信號(hào)的波特率大于100bps時(shí)結(jié)果說明：此時(shí)的條件不滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，重新運(yùn)行系統(tǒng)后，可觀察到信號(hào)發(fā)生傳輸錯(cuò)誤。如果輸入信號(hào)的波特率比100bps大的多接收到的信號(hào)大部分發(fā)生碼元判決錯(cuò)誤，這就是傳碼率與碼間干擾的關(guān)系。
　　參考文獻(xiàn)：
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