通信原理第六章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)(數(shù)字基帶信號及其頻譜特性)1通信原理第六章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)1復(fù)習(xí)--增量調(diào)制原理延遲+解碼譯碼器二電平量化延遲+抽樣++-編碼器數(shù)碼形成+-ck=1ck=0ekrk量化特性02復(fù)習(xí)--增量調(diào)制原理延遲+解碼譯碼器二電平量化延遲+抽樣+復(fù)習(xí)--實用編碼過程抽樣判決器++-積分器脈沖發(fā)生器抽樣定時ek’mp(t)ttm(t)ck011111101000001

TS

3復(fù)習(xí)--實用編碼過程抽樣判決器++-積分器脈沖發(fā)生器抽樣定復(fù)習(xí)--實用譯碼過程脈沖發(fā)生器積分器低通濾波ck’000101111110100tm'(t)tek'4復(fù)習(xí)--實用譯碼過程脈沖發(fā)生器積分器低通濾波ck’0復(fù)習(xí)--時分多路復(fù)用原理mi(t)低通1低通2低通N信道低通1低通2低通N同步旋轉(zhuǎn)開關(guān)m1(t)m2(t)m2(t)m1(t)mN(t)mN(t)5復(fù)習(xí)--時分多路復(fù)用原理mi(t)低通1低通2低通N信道低通復(fù)習(xí)--E體系的速率E體系的速率：基本層(E-1)：30路PCM數(shù)字電話信號，每路PCM信號的比特率為64kb/s。由于需要加入群同步碼元和信令碼元等額外開銷(overhead)，所以實際占用32路PCM信號的比特率。故其輸出總比特率為2.048Mb/s，此輸出稱為一次群信號。E-2層：4個一次群信號進行二次復(fù)用，得到二次群信號，其比特率為8.448Mb/s。E-3層：按照同樣的方法再次復(fù)用，得到比特率為34.368Mb/s的三次群信號E-4層：比特率為139.264Mb/s。由此可見，相鄰層次群之間路數(shù)成4倍關(guān)系，但是比特率之間不是嚴格的4倍關(guān)系。6復(fù)習(xí)--E體系的速率E體系的速率：6復(fù)習(xí)--SDH的速率等級等級比特率(Mb/s)STM-1155.52STM-4622.08STM-162488.32STM-649953.287復(fù)習(xí)--SDH的速率等級等級比特率(Mb/s)STM-1第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)8第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)8教學(xué)構(gòu)想目的：通過剖析數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)分析和設(shè)計的基本方法和思路；要求：①掌握數(shù)字基帶傳輸?shù)幕纠碚?，包括?shù)字基帶信號的波形、頻譜和碼型；②熟練掌握數(shù)字基帶信號無失真?zhèn)鬏數(shù)幕緶?zhǔn)則；③掌握基帶傳輸誤碼性能分析方法；

④掌握時域均衡的基本原理和實現(xiàn)方法;⑤了解評價數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)性能的眼圖的概念。方法：理論分析和實際應(yīng)用相結(jié)合。9教學(xué)構(gòu)想目的：通過剖析數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)分析第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型6.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串?dāng)_6.4無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性6.5基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能6.6眼圖6.7部分響應(yīng)和時域均衡主要內(nèi)容10第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性問題的描述什么是數(shù)字基帶信號？什么是數(shù)字基帶傳輸？什么是數(shù)字頻帶傳輸？為什么要研究數(shù)字基帶傳輸？未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號，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：數(shù)字基帶信號不經(jīng)載波調(diào)制而直接在信道上傳輸；數(shù)字頻帶傳輸：數(shù)字基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后在信道中傳輸。1、近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用，并有迅速發(fā)展的趨勢；2、基帶傳輸中包含了帶通傳輸?shù)脑S多基本問題；3、任何一個線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)可等效為基帶傳輸系統(tǒng)來研究。11問題的描述什么是數(shù)字基帶信號？什么是數(shù)字基帶傳輸？什么是6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

6.1.1數(shù)字基帶信號幾種基本的基帶信號波形(1)單極性（不歸零）波形有直流成份；判決電平不能穩(wěn)定在最佳的電平，抗噪聲性能不好；不能直接提取同步信號；傳輸時要求信道的一端接地，這樣不能用兩根芯線均不接地的電纜傳輸線。126.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.1.1數(shù)字基帶6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(2)雙極性（不歸零）波形當(dāng)1、0符號等概出現(xiàn)時無直流分量；接收端恢復(fù)信號時的判決電平為0，穩(wěn)定不變，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力較強,有利于在信道中傳輸。主要缺點：（1）不能直接提取同步信號；（2）1、0符號不等概出現(xiàn)時，仍有直流成份。136.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(2)雙極性（不歸零）波6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(3)單極性歸零波形單極性歸零碼與單極性不歸零碼的區(qū)別是碼元寬度小于碼元間隔，每個碼元脈沖在下一個碼元到來之前回到零電平。設(shè)碼元間隔為Tb，歸零碼寬度為，則稱/Tb為占空比，/Tb=0.5稱為半占空碼。單極性歸零碼可以直接提取定時信息，是其它波形提取位定時信號時需要采用的一種過渡波形。146.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(3)單極性歸零波形單極6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(4)雙極性歸零波形它是雙極性碼的歸零形式；每個碼元內(nèi)的脈沖都回到零電平，即相鄰脈沖之間必定留有零電位的間隔。它除了具有雙極性不歸零碼的特點外，還可以通過簡單的變換電路（全波整流電路），變換為單極性歸零碼，有利于同步脈沖的提取。10100110156.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(4)雙極性歸零波形它是6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(5)差分波形不是用碼元本身的電平表示消息代碼，而是用相鄰碼元的電平的跳變和不變來表示消息代碼；由于差分碼是以相鄰脈沖電平的相對變化來表示代碼，因此稱為相對碼，而相應(yīng)地稱前面的單極性或雙極性碼為絕對碼。用差分碼波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，特別是在相位調(diào)制系統(tǒng)中用于解決載波相位模糊問題。166.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(5)差分波形不是用碼元6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(6)多進制波形這種波形的一個脈沖可以代表多個二進制符號，在碼元速率一定時可以提高信息速率，故在高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。176.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(6)多進制波形這種波形6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性數(shù)字基帶信號的表示式若表示各碼元的波形相同而電平取值不同，則數(shù)字基帶信號可表示為：注：表示信息碼元的單個脈沖的波形并非一定是矩形的。數(shù)字基帶信號的一般表示式（隨機脈沖序列）：186.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性數(shù)字基帶信號的表示式若6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.1.2基帶信號的頻譜特性分析思路由于數(shù)字基帶信號是一個隨機脈沖序列，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。隨機脈沖序列的表示式196.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.1.2基帶信號的頻譜特6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性該序列可表示為206.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性206.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性隨機脈沖序列功率譜密度：定義：

v(t)是隨機序列s(t)的統(tǒng)計平均分量，它取決于每個碼元內(nèi)出現(xiàn)g1(t)和g2(t)的概率加權(quán)平均。由于v(t)在每個碼元內(nèi)的統(tǒng)計平均波形相同，故v(t)是以Ts為周期的周期信號，稱之為穩(wěn)態(tài)波。216.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性隨機脈沖序列功率譜密度：216.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)與v(t)之差u(t)稱為交變波

226.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性226.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的表示式：

式中236.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的表示式：式中26.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性v(t)的功率譜密度Pv(f)可以展成傅里葉級數(shù)式中由于在（-Ts/2，Ts/2）范圍內(nèi)，所以246.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性v(t)的功率譜密度Pv(f6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性由于只存在于（-Ts/2，Ts/2）范圍內(nèi)，所以上式的積分限可以改為從-到：

其中v(t)的功率譜密度為

256.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性由于6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的功率譜密度Pu(f)

UT(f)－u(t)的截短函數(shù)uT(t)所對應(yīng)的頻譜函數(shù)；

E－統(tǒng)計平均

T－截取時間，設(shè)T=(2N+1)Ts

266.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的功率譜密度Pu(f6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性求uT(t)的頻譜函數(shù)故其中276.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性求uT(t)的頻譜函數(shù)276.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性于是其統(tǒng)計平均為當(dāng)m=n時所以286.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性于是286.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性當(dāng)m

n時所以由以上計算可知，式的統(tǒng)計平均值僅在m=n時存在，故有296.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性當(dāng)mn時296.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性將其代入即可求得u(t)的功率譜密度分析：交變波的功率譜Pu(f)是連續(xù)譜，它與g1(t)和g2(t)的頻譜以及概率P有關(guān)。306.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性將其代入306.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的功率譜密度Ps(f)：由于s(t)=u(t)+v(t)：? 上式為雙邊的功率譜密度表示式。單邊功率譜密度為316.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的功率譜密度Ps(f6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性連續(xù)譜－決定信號帶寬離散譜－決定信號是否有直流及定時分量326.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性連續(xù)譜－決定信號帶寬離散譜－6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例】假設(shè)二進制隨機脈沖序列由g1(t)、g2(t)組成，出現(xiàn)概率分別為P、1-P。證明時脈沖序列沒有離散譜證明：離散譜由穩(wěn)態(tài)波產(chǎn)生所以，離散譜為0，即沒有離散譜336.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例】假設(shè)二進制隨機脈沖序列M進制基帶信號的功率譜6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

M進制基帶信號的表示式：假設(shè){an}是廣義平穩(wěn)隨機過程，則34M進制基帶信號的功率譜6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性M6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性356.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性356.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

s(t)

的平均功率譜密度為366.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的平均功率譜6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

s(t)

的平均功率譜密度為376.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的平均功率譜討論S(t)的功率密度譜中離散譜線為：的功率譜密度中連續(xù)譜部分為：

連續(xù)譜的形狀由脈沖波形g(t)的頻譜決定，信息序列{an}的方差起加權(quán)作用。6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性38討論S(t)的功率密度譜中離散譜線為：的功率譜密度中連續(xù)6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例6-1】求單極性NRZ和RZ矩形脈沖序列的功率譜?！窘狻繉τ趩螛O性波形：若設(shè)g1(t)=0，g2(t)=g(t)，將其代入下式

可得到由其構(gòu)成的隨機脈沖序列的雙邊功率譜密度為當(dāng)P=1/2時，上式簡化為396.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例6-1】求單極性NR6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性討論：若表示“1”碼的波形g2(t)=g(t)為不歸零（NRZ）矩形脈沖，即 其頻譜函數(shù)為當(dāng)f=mfs時：若m=0，G(0)=TsSa(0)0，故頻譜Ps(f) 中有直流分量。若m為不等于零的整數(shù)，頻譜Ps(f)中離散譜為零，因而無定時分量。406.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性討論：406.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性這時，雙邊功率譜密度變成416.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性這時，416.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性若表示“1”碼的波形g2(t)=g(t)為半占空歸零矩形脈沖，即脈沖寬度

=Ts/2時，其頻譜函數(shù)為 當(dāng)f=mfs時：若m=0，G(0)=TsSa(0)/20，故功率譜Ps(f)中有直流分量。 若m為奇數(shù)，，此時有離散譜，因而有定時分量（m=1時）。 若m為偶數(shù)，，此時無離散譜。

g(t)為半占空歸零矩形脈沖時的基帶信號功率譜Ps(f)為426.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性若表示“1”碼的波形g2(6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性單極性信號的功率譜密度分別如下圖中的實線和虛線所示436.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性單極性信號的功率譜密度分別如6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例6-2】

求雙極性NRZ和RZ矩形脈沖序列的功率譜?！窘狻繉τ陔p極性波形：若設(shè)g1(t)=-g2(t)=g(t)，則由式

可得 當(dāng)P=1/2時，上式變?yōu)?46.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例6-2】求雙極性NR6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性討論：若g(t)是高度為1的NRZ矩形脈沖，那么上式可寫成若g(t)是高度為1的半占空RZ矩形脈沖，則有456.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性456.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性雙極性信號的功率譜密度曲線如下圖中的實線和虛線所示466.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性雙極性信號的功率譜密度曲線如6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性結(jié)論：二進制基帶信號的帶寬主要依賴單個碼元波形的頻譜函數(shù)G1(f)和G2(f)。時間波形的占空比越小，占用頻帶越寬。若以譜的第1個零點計算，NRZ(=Ts)基帶信號的帶寬為BS=1/=fs；RZ(=Ts/2)基帶信號的帶寬為BS=1/=2fs。其中fs=1/Ts，是位定時信號的頻率，它在數(shù)值上與碼元速率RB相等。單極性基帶信號是否存在離散線譜取決于矩形脈沖的占空比。單極性NRZ信號中沒有定時分量，若想獲取定時分量，要進行波形變換；單極性RZ信號中含有定時分量，可以直接提取。“0”、“1”等概的雙極性信號沒有離散譜，也就是說沒有直流分量和定時分量。476.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性結(jié)論：47小結(jié)思考題：1、構(gòu)成AMI碼和HDB3碼的規(guī)則是什么？2、何謂碼間串?dāng)_？可做習(xí)題：6-1，6-2，6-3數(shù)字基帶信號的典型波形；數(shù)字基帶信號的頻譜分析方法；幾種典型波形的頻譜；今日要點48小結(jié)思考題：可做習(xí)題：6-1，6-2，6-3數(shù)字基帶信號通信原理第六章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)(數(shù)字基帶信號及其頻譜特性)49通信原理第六章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)1復(fù)習(xí)--增量調(diào)制原理延遲+解碼譯碼器二電平量化延遲+抽樣++-編碼器數(shù)碼形成+-ck=1ck=0ekrk量化特性050復(fù)習(xí)--增量調(diào)制原理延遲+解碼譯碼器二電平量化延遲+抽樣+復(fù)習(xí)--實用編碼過程抽樣判決器++-積分器脈沖發(fā)生器抽樣定時ek’mp(t)ttm(t)ck011111101000001

TS

51復(fù)習(xí)--實用編碼過程抽樣判決器++-積分器脈沖發(fā)生器抽樣定復(fù)習(xí)--實用譯碼過程脈沖發(fā)生器積分器低通濾波ck’000101111110100tm'(t)tek'52復(fù)習(xí)--實用譯碼過程脈沖發(fā)生器積分器低通濾波ck’0復(fù)習(xí)--時分多路復(fù)用原理mi(t)低通1低通2低通N信道低通1低通2低通N同步旋轉(zhuǎn)開關(guān)m1(t)m2(t)m2(t)m1(t)mN(t)mN(t)53復(fù)習(xí)--時分多路復(fù)用原理mi(t)低通1低通2低通N信道低通復(fù)習(xí)--E體系的速率E體系的速率：基本層(E-1)：30路PCM數(shù)字電話信號，每路PCM信號的比特率為64kb/s。由于需要加入群同步碼元和信令碼元等額外開銷(overhead)，所以實際占用32路PCM信號的比特率。故其輸出總比特率為2.048Mb/s，此輸出稱為一次群信號。E-2層：4個一次群信號進行二次復(fù)用，得到二次群信號，其比特率為8.448Mb/s。E-3層：按照同樣的方法再次復(fù)用，得到比特率為34.368Mb/s的三次群信號E-4層：比特率為139.264Mb/s。由此可見，相鄰層次群之間路數(shù)成4倍關(guān)系，但是比特率之間不是嚴格的4倍關(guān)系。54復(fù)習(xí)--E體系的速率E體系的速率：6復(fù)習(xí)--SDH的速率等級等級比特率(Mb/s)STM-1155.52STM-4622.08STM-162488.32STM-649953.2855復(fù)習(xí)--SDH的速率等級等級比特率(Mb/s)STM-1第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)56第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)8教學(xué)構(gòu)想目的：通過剖析數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)分析和設(shè)計的基本方法和思路；要求：①掌握數(shù)字基帶傳輸?shù)幕纠碚?，包括?shù)字基帶信號的波形、頻譜和碼型；②熟練掌握數(shù)字基帶信號無失真?zhèn)鬏數(shù)幕緶?zhǔn)則；③掌握基帶傳輸誤碼性能分析方法；

④掌握時域均衡的基本原理和實現(xiàn)方法;⑤了解評價數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)性能的眼圖的概念。方法：理論分析和實際應(yīng)用相結(jié)合。57教學(xué)構(gòu)想目的：通過剖析數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)分析第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型6.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串?dāng)_6.4無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性6.5基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能6.6眼圖6.7部分響應(yīng)和時域均衡主要內(nèi)容58第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性問題的描述什么是數(shù)字基帶信號？什么是數(shù)字基帶傳輸？什么是數(shù)字頻帶傳輸？為什么要研究數(shù)字基帶傳輸？未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號，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：數(shù)字基帶信號不經(jīng)載波調(diào)制而直接在信道上傳輸；數(shù)字頻帶傳輸：數(shù)字基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后在信道中傳輸。1、近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用，并有迅速發(fā)展的趨勢；2、基帶傳輸中包含了帶通傳輸?shù)脑S多基本問題；3、任何一個線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)可等效為基帶傳輸系統(tǒng)來研究。59問題的描述什么是數(shù)字基帶信號？什么是數(shù)字基帶傳輸？什么是6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

6.1.1數(shù)字基帶信號幾種基本的基帶信號波形(1)單極性（不歸零）波形有直流成份；判決電平不能穩(wěn)定在最佳的電平，抗噪聲性能不好；不能直接提取同步信號；傳輸時要求信道的一端接地，這樣不能用兩根芯線均不接地的電纜傳輸線。606.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.1.1數(shù)字基帶6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(2)雙極性（不歸零）波形當(dāng)1、0符號等概出現(xiàn)時無直流分量；接收端恢復(fù)信號時的判決電平為0，穩(wěn)定不變，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力較強,有利于在信道中傳輸。主要缺點：（1）不能直接提取同步信號；（2）1、0符號不等概出現(xiàn)時，仍有直流成份。616.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(2)雙極性（不歸零）波6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(3)單極性歸零波形單極性歸零碼與單極性不歸零碼的區(qū)別是碼元寬度小于碼元間隔，每個碼元脈沖在下一個碼元到來之前回到零電平。設(shè)碼元間隔為Tb，歸零碼寬度為，則稱/Tb為占空比，/Tb=0.5稱為半占空碼。單極性歸零碼可以直接提取定時信息，是其它波形提取位定時信號時需要采用的一種過渡波形。626.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(3)單極性歸零波形單極6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(4)雙極性歸零波形它是雙極性碼的歸零形式；每個碼元內(nèi)的脈沖都回到零電平，即相鄰脈沖之間必定留有零電位的間隔。它除了具有雙極性不歸零碼的特點外，還可以通過簡單的變換電路（全波整流電路），變換為單極性歸零碼，有利于同步脈沖的提取。10100110636.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(4)雙極性歸零波形它是6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(5)差分波形不是用碼元本身的電平表示消息代碼，而是用相鄰碼元的電平的跳變和不變來表示消息代碼；由于差分碼是以相鄰脈沖電平的相對變化來表示代碼，因此稱為相對碼，而相應(yīng)地稱前面的單極性或雙極性碼為絕對碼。用差分碼波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，特別是在相位調(diào)制系統(tǒng)中用于解決載波相位模糊問題。646.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(5)差分波形不是用碼元6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(6)多進制波形這種波形的一個脈沖可以代表多個二進制符號，在碼元速率一定時可以提高信息速率，故在高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。656.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性(6)多進制波形這種波形6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性數(shù)字基帶信號的表示式若表示各碼元的波形相同而電平取值不同，則數(shù)字基帶信號可表示為：注：表示信息碼元的單個脈沖的波形并非一定是矩形的。數(shù)字基帶信號的一般表示式（隨機脈沖序列）：666.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性數(shù)字基帶信號的表示式若6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.1.2基帶信號的頻譜特性分析思路由于數(shù)字基帶信號是一個隨機脈沖序列，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。隨機脈沖序列的表示式676.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性6.1.2基帶信號的頻譜特6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性該序列可表示為686.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性206.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性隨機脈沖序列功率譜密度：定義：

v(t)是隨機序列s(t)的統(tǒng)計平均分量，它取決于每個碼元內(nèi)出現(xiàn)g1(t)和g2(t)的概率加權(quán)平均。由于v(t)在每個碼元內(nèi)的統(tǒng)計平均波形相同，故v(t)是以Ts為周期的周期信號，稱之為穩(wěn)態(tài)波。696.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性隨機脈沖序列功率譜密度：216.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)與v(t)之差u(t)稱為交變波

706.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性226.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的表示式：

式中716.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的表示式：式中26.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性v(t)的功率譜密度Pv(f)可以展成傅里葉級數(shù)式中由于在（-Ts/2，Ts/2）范圍內(nèi)，所以726.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性v(t)的功率譜密度Pv(f6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性由于只存在于（-Ts/2，Ts/2）范圍內(nèi)，所以上式的積分限可以改為從-到：

其中v(t)的功率譜密度為

736.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性由于6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的功率譜密度Pu(f)

UT(f)－u(t)的截短函數(shù)uT(t)所對應(yīng)的頻譜函數(shù)；

E－統(tǒng)計平均

T－截取時間，設(shè)T=(2N+1)Ts

746.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性u(t)的功率譜密度Pu(f6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性求uT(t)的頻譜函數(shù)故其中756.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性求uT(t)的頻譜函數(shù)276.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性于是其統(tǒng)計平均為當(dāng)m=n時所以766.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性于是286.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性當(dāng)m

n時所以由以上計算可知，式的統(tǒng)計平均值僅在m=n時存在，故有776.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性當(dāng)mn時296.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性將其代入即可求得u(t)的功率譜密度分析：交變波的功率譜Pu(f)是連續(xù)譜，它與g1(t)和g2(t)的頻譜以及概率P有關(guān)。786.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性將其代入306.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的功率譜密度Ps(f)：由于s(t)=u(t)+v(t)：? 上式為雙邊的功率譜密度表示式。單邊功率譜密度為796.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的功率譜密度Ps(f6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性連續(xù)譜－決定信號帶寬離散譜－決定信號是否有直流及定時分量806.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性連續(xù)譜－決定信號帶寬離散譜－6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例】假設(shè)二進制隨機脈沖序列由g1(t)、g2(t)組成，出現(xiàn)概率分別為P、1-P。證明時脈沖序列沒有離散譜證明：離散譜由穩(wěn)態(tài)波產(chǎn)生所以，離散譜為0，即沒有離散譜816.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例】假設(shè)二進制隨機脈沖序列M進制基帶信號的功率譜6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

M進制基帶信號的表示式：假設(shè){an}是廣義平穩(wěn)隨機過程，則82M進制基帶信號的功率譜6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性M6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性836.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性356.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

s(t)

的平均功率譜密度為846.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的平均功率譜6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性

s(t)

的平均功率譜密度為856.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性s(t)的平均功率譜討論S(t)的功率密度譜中離散譜線為：的功率譜密度中連續(xù)譜部分為：

連續(xù)譜的形狀由脈沖波形g(t)的頻譜決定，信息序列{an}的方差起加權(quán)作用。6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性86討論S(t)的功率密度譜中離散譜線為：的功率譜密度中連續(xù)6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例6-1】求單極性NRZ和RZ矩形脈沖序列的功率譜?！窘狻繉τ趩螛O性波形：若設(shè)g1(t)=0，g2(t)=g(t)，將其代入下式

可得到由其構(gòu)成的隨機脈沖序列的雙邊功率譜密度為當(dāng)P=1/2時，上式簡化為876.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性【例6-1】求單極性NR6.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性討論：若表示“1”碼的波形g2(t)=g(t)為不歸零（NRZ）矩形脈沖，即 其頻譜函數(shù)為當(dāng)f=mfs時：若m=0，G(0)=TsSa(0)0，故頻譜Ps(f) 中有直流分量。若m為不等于零的整數(shù)，頻譜Ps(f)中離散譜為零，因而無定時分量。886.1數(shù)字基帶信