数字基带传输与码间干扰

一、数字基带传输系统的模型
　　基带传输系统主要由4部分组成：发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决器。为了保证系统可靠有序的工作，还应有同步系统。

图1 数字基带传输系统方框图

各部分功能和信号的传输过程如下：
　　(1) 信道信号形成器。也称为发送滤波器，它的功能是用来产生适合于信道传输的基带信号。
　　(2)信道。基带传输系统的信道通常是有线信道，如双绞线、同轴电缆等。一般不满足无失真传输的条件，因此会引起波形失真。另外信道中还要引入均值为0的加性高斯白噪声。
　　(3)接收滤波器。滤除带外噪声，并对失真的波形进行均衡。
　　(4) 抽样判决器。在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。
　　(5) 定时脉冲和同步提取。抽样用的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收到的信号中提取。
　　二、数字基带信号的传输过程
　　数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统（主要是信道）传输特性不理想，会使信号波形发生畸变，或者由于信道中加性噪声的影响，也会造成信号波形的随机畸变，这些信号畸变会导致在接收端出现如图2所示的现象，这种现象称为码间干扰。

图2 基带传输中的码间干扰

数字基带信号的传输过程的数学分析：
　　目的：从数学上引出码间干扰的概念并得出减小或消除码间干扰的方法。
　　基带传输模型

图3 基带系统模型

设发送数字基带信号为

发送滤波器、信道及接收滤波器的传递函数为

其冲激响应为

信号通过信道时会产生波形畸变，同时还要叠加噪声。因此接收滤波器的输出信号可表示成

其中，

为加性噪声，是

经过接收滤波器后输出的噪声。
　　在

时刻，对

进行抽样判决，抽样判决器输入的样值为

式中：
　　右边第一项

是第k个接收基本波形在抽样时刻的取值，它是确定

的依据；
　　第二项

是接收信号中除第k个码元以外的其他所有码元基本波形在第k个抽样时刻上的总和（代数和），它对当前码元

起干扰作用，所以称为码间干扰；
　　第三项

是输出噪声在抽样时刻的值，是一种随机干扰。
　　三、无码间干扰的条件
　　要想消除码间干扰，应使式中第二项为0，即

1.无码间干扰的时域条件
　　只要基带传输系统的冲激响应波形

仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0，则可消除码间干扰。

也就是说，若

的抽样值除了在

时不为0外，在其他所有抽样点上均为0，就不存在码间干扰。
　　2.无码间干扰的频域条件

凡是基带系统的总特性

能符合

要求的，均能消除码间干扰。
　　该条件称为奈奎斯特（Nyquist）第一准则。
　　物理意义是：将

在

轴上以

为间隔断开，然后分段沿

轴平移到

区间内，将它们进行叠加，叠加后为一常数（不一定是

），一般称为等效低通特性。这个过程可归述为：一个实际的

特性若能等效成一个理想（矩形）低通传输特性，则可实现无码间干扰传输。
　　设系统的带宽为

，若该系统无码间干扰的最高传输速率为

，该速率通常被称为奈奎斯特速率。采用理想低通传输特性时，频带利用率可达

（性能极限）。
　　实际应用中，常采用具有升余弦频谱特性的传输函数

其相应的

为

式中，

为滚降系数。
　　特点是，拖尾衰减速度快，且和滚降系数

有关。

越大，

的拖尾衰减越快，对定时精度要求越低。但是，所需的带宽越大，频带利用率降低，因此，余弦滚降系统的最高频带利用率为

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