《数字信号的基带传输与频带传输》
在通信领域,数字信号的传输是至关重要的环节,它决定了信息的高效、准确传递。本篇主要探讨数字信号的两种传输方式——基带传输和频带传输,并对基带传输的原理、线路码型、再生中继传输以及性能分析进行详细阐述。
我们来理解数字信号的波形及其功率谱。数字信号常见的波形是二进制矩形脉冲,如图6.1所示,这种信号可以形成多种序列。矩形脉冲的频谱分布在全频段,但主要能量集中在直流和低频部分(图6.2)。基带传输是指未经调制的数字信号直接在通信线路中传输,占用的频带从直流或零频开始(图6.4)。
基带传输系统的构成主要包括信号源、信道和接收端的滤波器。例如,单位冲激脉冲函数在频域中的表现(图6.5),以及孔径均衡特性和简化模型(图6.6和6.7)都是基带传输系统的关键组成部分。
接下来,我们将讨论无码间干扰的基带传输基本准则。无码间干扰(ISI-free)是指在理想的低通传输条件下,码元间的干扰可以忽略不计。理想低通特性如图6.8所示,其输出响应具有特定特征:在t=0时刻达到最大值,随后的拖尾衰减直至为零,且在特定时间间隔(图6.9)抽样判决时不会产生码间干扰(图6.10和6.11)。如果信号以2fc的符号速率传输,理想低通网络在TB=1/2fc的整数倍处抽样,可以确保无码间干扰。
理想基带传输系统需满足以下条件:在抽样判决点无码间干扰,能实现最高的传输效率,并且在特定条件下提供最大的信噪比。此外,滚降降低通网络(图6.12)被用来改善实际系统的性能,其特点是幅频特性在截止频率附近逐渐下降,有助于减少码间干扰。
数字信号的基带传输涉及信号的波形分析、系统构成、传输准则以及实际应用中的优化策略。通过对这些基础知识的理解,我们可以更好地设计和优化通信系统,确保数据的高效、可靠传输。而频带传输则是在基带信号的基础上进行频谱搬移,以适应不同信道特性,这一部分将在后续章节中进一步讨论。
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