串间串扰与其产生的原因

通信原理第三次讨论课串间串扰与其产生的原因制作人：目录一、数字基带传输系统...........................................................................................................3二、基带传输系统的码间串扰...............................................................................................3三、无码间串扰的基带传输特性...........................................................................................51、奈奎斯特(Nyquist)定理（奈奎斯特第一准则）......................................................62、理想低通滤波器基带传输的特征参量.....................................................................6一、数字基带传输系统如图所示一个典型的数字基带信号传输系统模型。码型译码基带抽样判决)(RG接收滤波)(C信道)(TG发送滤波码型编码基带}{na)(ty)(tn)(ts}{na带信号数字基)(ts定时输出图中：基带码型编码电路的输出是携带着基带传输的典型码型信息的脉冲或窄脉冲序列}{na，我们仅仅关注取值：0、1或±1；发送滤波器又叫信道信号形成网络，它限制发送信号频带，同时将}{na转换为适合信道传输的基带波形；信道可以是电缆等狭义信道也可以是带调制器的广义信道，信道中的窄带高斯噪声会给传输波形造成随机畸变；接收滤波器的作用是滤除混在接收信号中的带外噪声和由信道引入的噪声，对失真波形进行尽可能的补偿（均衡）；抽样判决器是一个识别电路，它把接收滤波器输出的信号波形)(ty放大、限幅、整形后再加以识别，进一步提高信噪比；码型译码将抽样判决器送出的信号还原成原始信码。二、基带传输系统的码间串扰数字通信的主要质量指标是传输速率和误码率，二者之间密切相关、互相影响。当信道一定时，传输速率越高，误码率越大。如果传输速率一定，那么误码率就成为数字信号传输中最主要的性能指标。从数字基带信号传输的物理过程看，误码是由接收机抽样判决器错误判决所致，而造成误判的主要原因是码间串扰和信道噪声。1.定义：由于系统传输特性不良或加性噪声的影响，使信号波形发生畸变，造成收端判决上的困难，因而造成误码，这种现象称为码间串扰。2．现象：脉冲会被展宽，甚至重迭（串扰）到邻近时隙中去成为干扰。图(a)示出了}{na序列中的单个“1”码，经过发送滤波器后，变成正的升余弦波形见图(b)，此波形经信道传输产生了延迟和失真如图(c)所示，我们看到这个“1”码的拖尾延伸到了下一码元时隙内，并且抽样判决时刻也应向后推移至波形出现最高峰处（设为1t）。假如传输的一组码元是1110、采用双极性码、经发送滤波器后变为升余弦波形如图(a)所示。经过信道后产生码间串扰，前3个“1”码的拖尾相继侵入到第4个“0”码的时隙中，如图(b)tTs02Ts1ttTs2Ts23Ts0tTs)(ts)(ts0)(1tgt0TsTs2Ts30TsTs2Ts3t1t4a1a2a3a111013tTs)(ts)(ts三、无码间串扰的基带传输特性一个好的基带传输系统，应该在传输有用信号的同时能尽量抑制码间串扰和噪声。为便于讨论，先忽略信道噪声，同时把基带传输系统模型作一简化，如图所示。图中)(G)(C)(G)(HRT，为发送滤波器、信道、接收滤波器之总和，是整个系统的基带传输特性。如果无码间串扰，系统的冲激响应满足：为其它整数，，kkkThs001)(即抽样时刻（0k点）除当前码元有抽样值之外，其它各抽样点上的取值均应为0。根据频谱分析，可以写出deHkThskTjs)(21)(满足此式的(H)就是能实现无码间串扰的基带传输函数。四、无码间串扰的理想低通滤波器最简单的无码间串扰的基带传输函数是理想低通滤波器的传输特性sstjTTKeH，，0)(0式中K为常数代表带内衰减。波形如图所示。}{na}{na)(H抽样判决定时0sT3sT2sT)t(ht0sT4sT3sT2sT)(tht可以看到在t轴上，抽样函数出现最大值的时间仍在坐标原点。如果传输一个脉冲串，那么在0't有最大抽样值的这个码元在其它码元抽样时刻skT（k=0,±1,±2…）为0，如图所示，说明它对其相邻码元的抽样值无干扰。这就是说，对于带宽为)(2122HzTTWBssN的理想低通滤波器只要输入数据以NsBBTR21波特的速率传输，，那么接收信号在各抽样点上就无码间串扰。反之，数据若以高于NB2波特的速率传输，则码间串扰不可避免。这是抽样值无失真条件，又叫奈奎斯特(Nyquist)第一准则。1、奈奎斯特(Nyquist)定理（奈奎斯特第一准则）当基带传输系统具有理想低通滤波器特性时，以截至频率两倍的速率传输数字信号，使其能消除码间串扰。NsBTR12fc2、理想低通滤波器基带传输的特征参量（1）奈奎斯特带宽)(222122HzRfTTWBBsssN（2）奈奎斯特速率cssNBfTBR12（3）奈奎斯特间隔NBsBRT211（4）无码间串扰的理想低通系统的频带利用率)(2HzBdBRNB