数字基带传输系统解析：码间干扰、部分响应与均衡技术

本资源主要讨论了基带数字信号的表示和传输，涵盖了数字基带传输系统的结构、信号形式、功率谱、各种编码方式、码间干扰（ISI）、消除码间干扰的条件、部分响应系统、误码类型、最佳判决门限电平、误码率、眼图、均衡技术以及衡量均衡效果的准则。 基带数字信号的表示和传输是通信系统的基础部分，主要涉及将二进制数据转换为可以直接在信道上传输的物理信号。系统的基本结构通常包括信号产生、调制（如果需要）、传输媒介和接收解调等环节。数字基带信号常见的形式有NRZ（非归零）码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、HDB3码、差分双相码和AMI码等。NRZ码是最简单的形式，分为单极性和双极性，其中1和0用不同电压水平表示；曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码通过每个码元中间的电平跳变来区分1和0，具有自同步特性；HDB3码是一种码型改进的NRZ码，用于长途电话线路；差分双相码是码位间相位翻转的码型；AMI码是一种线性编码，具有无直流分量和自定时的特点。 数字基带信号的功率谱通常具有离散的幅度谱和连续的噪声谱，带宽主要取决于码元速率和信号形状。码间干扰（ISI）是由于信号波形的重叠导致相邻码元间的相互影响，降低了通信质量。为了消除码间干扰，基带传输系统的传输函数应满足奈奎斯特定理，确保无码间干扰的条件是系统脉冲响应完全包含在一个码元时间内。 部分响应波形是设计传输系统的一种方法，目的是优化码间干扰的影响。部分响应系统通过预编码和匹配滤波器来实现，以改善系统的误码性能。误码分为符号错误和比特错误，前者发生在码元边界的判断错误，后者是码元内部的错误。最佳判决门限电平是指接收端进行判决时的理想阈值，以最小化误码率。 在特定条件下，单极性和双极性基带波形的最佳判决门限电平会有所不同，这与噪声功率和信号功率有关。无码间干扰时，单极性NRZ码的误码率取决于噪声功率，而降低误码率的方法包括提高信号功率、减小噪声或使用更抗干扰的编码方式。对于AMI码，其误码率还受到码型的影响。 眼图是评估基带传输系统性能的重要工具，它可以直观地展示信号的时域特性，包括幅度抖动、相位抖动和码间干扰。频域均衡和时域均衡是改善系统性能的均衡技术，其中横向滤波器可以实现时域均衡，通过抵消系统的频率响应失真。衡量均衡器效果的准则有峰值畸变准则和均方畸变准则，它们都用来量化均衡后信号的质量。 习题部分涉及到具体的信号分析和系统设计，例如计算功率谱密度、判断能否提取同步信号、验证消除码间干扰的条件、选择合适的传输特性等。这些问题需要结合信号处理和通信理论的知识来解答。