數(shù)字通信

ISSUE4.4-4.54.4數(shù)字基帶信號的再生中繼傳輸再生中繼系統(tǒng)再生中繼器

再生中繼傳輸?shù)男阅芊治鰞?nèi)容提要4.4.1再生中繼系統(tǒng)

在基帶信號信噪比不太大的條件下，再生中繼系統(tǒng)對失真的波形及時識別判決，識別出“1”碼和“0”碼，只要不誤判，經(jīng)過再生中繼后的輸出脈沖會完全恢復(fù)為原數(shù)字信號序列?；鶐鬏?shù)脑偕欣^系統(tǒng)

再生中繼系統(tǒng)框圖

再生中繼系統(tǒng)的特點：

（1）無噪聲積累。數(shù)字信號在傳輸過程中會受到數(shù)字通信中的再生中繼系統(tǒng)噪聲的影響，主要會導(dǎo)致信號幅度的失真。但這種失真可通過再生中繼系統(tǒng)中的均衡放大、再生判決而取掉，所以理想的再生中繼系統(tǒng)是不存在噪聲積累的。

（2）有誤碼的積累。再生中繼系統(tǒng)在再生判決的過程中，由于碼間串?dāng)_和噪聲干擾的影響，會導(dǎo)致判決電路的錯誤判決，即“1”碼誤判為“0”碼，“0”碼誤判為“1”碼，這就是誤碼現(xiàn)象。一旦誤碼發(fā)生，就無法消除，反而隨著通信距離的增長，誤碼會產(chǎn)生積累。因為各個再生中繼器都有可能誤碼，通信距離越長，中繼站也就越多，誤碼的積累也越多。4.4.2再生中繼器再生中繼器的框圖：1.均衡放大均衡放大的作用是將接收到的失真信號均衡放大成適合于抽樣判決的波形，這個波形稱為均衡波形，用r(t)表示。適合再生判決的均衡波形R(t)應(yīng)滿足以下要求：

(1)波形幅度大且波峰附近變化要平坦。一個“1”碼對應(yīng)的均衡波形R(t)如圖所示：假如在再生判決的時刻由于各種原因引起定時抖動，使再生判決的脈沖發(fā)生偏移，由于波形幅度大且波峰附近變化平坦，所以不會發(fā)生誤判，“1”碼仍可還原為“1”碼。反之則有可能判為“0”碼。

(2)相鄰碼間串?dāng)_盡量小。實際的傳輸系統(tǒng)中均衡波形不能做到絕對無碼間串?dāng)_，但應(yīng)盡量使鄰碼間串?dāng)_小，不足導(dǎo)致下一個碼元的誤判為原則。滿足要求的常用均衡波形有：升余弦波形和有理函數(shù)均衡波形升余弦均衡波形：升余弦波形的特點是：波峰變化較慢，不會因為定時抖動引起誤判而造成誤碼，而且R(t)滿足無碼間串?dāng)_條件。升余弦波形R(t)可表示為

由于線路衰減比較大，而且頻率越高，衰減越大。因此均衡放大特性必須抑制線路的衰減，得到一個較理想的升余弦均衡波形。有理函數(shù)均衡波形：有理函數(shù)均衡波形的特點是：r(t)波峰變化較慢，脈寬為半波峰對應(yīng)的寬度（等于αTb，α為占空比），有下沖拖尾，可能造成碼間串?dāng)_。有理函數(shù)均衡特性可以用RC電路予以實現(xiàn)，相對容易一些。只要做到使碼間串?dāng)_減小到最地程度，不造成誤碼，就是一種比較好的均衡波形

2.定時鐘提取

定時鐘提取就是從已接收的信號中提取與發(fā)送端定時鐘同步的定時脈沖，以便在最佳時刻識別判決均衡波的“1”碼“0”碼，并把它們恢復(fù)成一定寬度和幅度的脈沖。定時鐘提取的方法有外同步定時法和自同步定時法兩種，這些將在第8章定時與同步中詳細(xì)論述。

3.抽樣判決與碼形成抽樣判決與碼形成就是判決再生，也叫識別再生，識別是指從已經(jīng)均衡好的均衡波形中識別出“1”碼還是“0”碼；再生就是將判決出來的碼元進(jìn)行整形與變換，形成半占空的雙極性碼，即碼形成。為了達(dá)到正確的識別，抽樣判決應(yīng)該在最佳時刻進(jìn)行，即在均衡波的波峰處進(jìn)行識別。

4.再生中繼器方框圖再生中繼器完整的方框圖:假設(shè)發(fā)送信碼s(t)為“+10-1”，經(jīng)信道傳輸后s(t)波形產(chǎn)生失真。均放將其失真波形均衡放大成均衡波形R(t)。對R(t)進(jìn)行全波整流后，其頻譜中含有豐富的fb成分；調(diào)諧電路只選出fb成分，輸出頻率為fb的正弦信號；相位調(diào)整電路將頻率為fb的正弦信號進(jìn)行相位調(diào)整，使后面的抽樣判決脈沖能夠?qū)?zhǔn)均衡波形R(t)的最佳位置，以便正確抽樣判決；限幅整形電路將正弦信號轉(zhuǎn)換為矩形脈沖，此周期性矩形脈沖信號就是定時鐘信號。定時鐘信號經(jīng)過微分電路后便得到抽樣判決脈沖（只需正的脈沖即可）。最后，經(jīng)過抽樣判決和碼形成便恢復(fù)出原脈沖信號序列“+10-1”。4.4.3再生中繼傳輸性能分析再生中繼傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生誤碼的原因有噪聲、串音及碼間串?dāng)_等，其信道噪聲在一個再生段產(chǎn)生的的誤碼率與式（4-39）、（4-40）相同。在實際的再生中繼系統(tǒng)中，誤碼率比以上結(jié)果要大得多。實際的再生中繼系統(tǒng)包含有多個再生中繼段，那么，總誤碼率PE與每一個再生中繼段的誤碼率Pei有什么關(guān)系呢？

一般認(rèn)為，當(dāng)每一個再生中繼段的誤碼率Pei很小時，在前一個再生中繼段所產(chǎn)生的誤碼率傳輸?shù)胶笠粋€再生中繼段時，因后一個再生中繼段的誤判，而將前一個再生中繼段的誤碼率糾正過來的概率是非常小的。所以，可近似認(rèn)為各再生中繼段的誤碼是互不相關(guān)的，這樣具有m個再生中繼段的誤碼率PE為

當(dāng)每個再生中繼段的誤碼率均為Pe時，全程總誤碼率為

PE≈mPe

實際上，在各中繼段誤碼率不相等的情況下，全程總誤碼率主要由信噪比最差的再生中繼段所決定。另外，基帶數(shù)字序列經(jīng)信道傳輸后，各中繼站和終端站接收的脈沖信號在時間上不再是等間距的，而是隨時間變動的，這種現(xiàn)象稱為相位