常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型常用数字课件

模拟通信部分习题课通信原理第十六讲数字信号的基带传输

基带信号及频谱特性通信原理第十七讲第六章数字信号的基带传输数字基带传输的基本原理数字基带传输的常用码型数字基带信号的频谱特性码间串扰问题奈奎斯特第一准则：抽样点无失真奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变数字基带传输的抗噪声性能时域均衡眼图数字基带传输的基本原理数字传输：选择一组离散的波形表示数字信息数字基带传输与数字调制传输来自数据终端的原始数据信号，（计算机输出的二进制序列，电传机输出，PCM，ΔM序列等数字信号）这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，称之为数字基带信号。这些信号未经频谱搬移直接在具有低通特性的信道中传输，称为数字基带传输。把频谱调制搬移后的传输，称为数字调制（载波、频带）传输。研究数字基带传输的意义利用对称电缆构成的近程数据通信广泛采用了这种传输方式数字基带传输中包含调制传输的许多基本问题，如码间串扰等，采用线性调制的调制传输系统可等效为基带传输系统来研究数字基带传输的基本原理数字基带传输的基本原理信道信号形成器通过码型变换和波形变换将原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。接收滤波器它的主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。抽样判决器它是在传输特性不理想及噪声背景下，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。抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确与否将直接影响判决效果数字基带传输的基本原理第六章数字信号的基带传输数字基带传输的基本原理数字基带传输的常用码型数字基带信号的频谱特性码间串扰问题奈奎斯特第一准则：抽样点无失真奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变数字基带传输的抗噪声性能时域均衡眼图选择数字基带传输码型的考虑能从基带信号中获取定时信息占用的带宽尽可能的窄不受信源统计特性的影响尽可能地提高传输码型的传输效率具有内在的纠错能力常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型单极性不归零波形（NRZ）有直流分量，无法使用交流耦合的线路和设备

判决电平取”1”码电平一半,但接收波形振幅、宽度受信道影响而变,抗干扰性能下降；位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列或连1序列时没有位同步信息。传输时一线接地,不能用两根芯线都不接地的电缆

常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型双极性不归零波形（NRZ）“1”、”0”等概出现时，无直流成分判决电平可取”0”，抗干扰能力强于单极性NRZ可在不接地的平衡线路上传输位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列或连1序列时没有位同步信息。“1”、”0”不等概出现时，有直流分量常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型单极性归零波形（RZ）脉冲宽度τ与码元宽度T之比τ/T称占空比；占空比小，频带宽；频谱宽度大于NRZ提取同步信息较容易；双极性归零波形（RZ）双极性波形的归零形式，除了具有双极性不归零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型差分码这种波形不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，称它为相对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响，特别是在相位调制系统中用于解决载波相位模糊问题。差分码分为“1”（传号）差分码和“0”（空号）差分码差分码有单极性、双极性差分码是消除相位模糊的一种方法，其基带传输特性与相应的NRZ、RZ相同常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型AMI码（AlternateMarkInversion）编码消息代码100110000000110011…AMI码：+100–1+10000000-1+100-1+1…特点由于+1与-1交替，AMI码的功率谱中不含直流成分，高、低频分量少，能量集中在频率为1/2码速处。位定时频率分量虽然为0，但只要将基带信号经全波整流变为单极性归零波形，便可提取位定时信号AMI码的编译码电路简单二进制码转换成（伪）三进制码，称为1B/1T码具有一定的检错性能ITU-T建议采用的传输码型之一常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型HDB3码（HighDensityBipolarcodeof3order）HDB3码是AMI码的一种改进型，保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个。其编码规则为：当信码的连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替；当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为非“0”脉冲，记为+V或-V，称之为破坏脉冲。相邻V码的极性必须交替出现，以确保编好的码中无直流；为了便于识别，V码的极性应与其前一个非“0”脉冲的极性相同，否则，将四连“0”的第一个“0”更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或-B；破坏脉冲之后的传号码极性也要交替常用数字基带传输码型+V-V-B常用数字基带传输码型HDB3码编码例：信码：1000010000110000l1AMI码：-10000+10000-1+10000-1+1HDB3码：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性(包括B在内)。常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型数字双相码--曼彻斯特（Manchester）码编码规则之一：

代码：1100101

双相码：10100101100110特点：两电平码每码元中间存在电平跳变，定时提取容易无直流分量带宽比原来码元大一倍

常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型密勒码（Miller）又称延迟调制码，它可看成双相码的一种变形编码规则：“1”码用“10”或“01”表示。“0”码分两种单个“0”不出现电平跳变，且与相邻码元边界处也不跳变；对连“0”时，在两个“0”码的边界出现电平跳变，即“00”与“11”交替。其最大宽度为2T双相码的下降沿正好对应密勒码的跳变沿用双相码的下降沿去触发双稳态，即可输出密勒码常用数字基带传输码型常用数字基带传输码型CMI码（传号反转码）编码规则与特点：“1”码交替用“11”与“00”表示；“0”码用“01”表示定时信息丰富，被ITU推荐为PCM四次群接口码多进制码

常用数字基带传输码型nBmB码及其扩展

nBmB码是把原信息码流的n位二进制码作为一组，编成m位二进制码的新码组。由于m＞n，新码组可能有2m种组合，故多出(2m-2n)种组合。从中选择一部分有利码组作为可用码组，其余为禁用码组，以获得好的特性。在光纤数字传输系统中，通常选择m＝n+1，有1B2B码、2B3B、3B4B码以及5B6B码等，其中，5B6B码型已实用化，用作三次群和四次群以上的线路传输码型。在某些高速远程传输系统中，1B／1T码的传输效率偏低。为此可以将输入二进制信码分成若干位一组，然后用较少位数的三元码来表示，以降低编码后的码速率，从而提高频带利用率。4B／3T码型是1B／1T码型的改进型，它把4个二进制码变换成3个三元码。显然，在相同的码速率下，4B／3T码的信息容量大于1B／1T，因而可提高频带利用率。4B／3T码适用于较高速率的数据传输系统，如高次群同轴电缆传输系统。常用数字基带传输码型小结能从基带信号中获取定时信息避免含有直流分量占用的带宽尽可能的窄不受信源统计特性的影响尽可能地提高传输码型的传输效率具有内在的纠错能力HDB3AMIManchester5B/6B2B1Q4B3T等码型有广泛的用途第六章数字信号的基带传输数字基带传输的基本原理数字基带传输的常用码型数字基带信号的频谱特性码间串扰问题奈奎斯特第一准则：抽样点无失真奈奎斯特第二准则：转换点无失真（部分响应系统）奈奎斯特第三准则：脉冲波形面积保持不变数字基带传输的抗噪声性能时域均衡眼图数字基带信号的频谱特性数字基带信号频谱分析的意义掌握频带特点（频谱宽度、直流分量，定时分量等）确定信道是否与所传信号匹配，确定是否可从信号中提取定时信号数字基带信号频谱分析的分析方法数字基带信号是随机的脉冲序列功率谱来描述它的频谱特性随机过程的相关函数去求随机过程的功率(或能量)谱密度是一种典型的分析广义平稳随机过程的方法。从随机过程功率谱的原始定义为出发点，求出数字随机序列的功率谱公式，用这一分析方法分析数字基带信号的频谱较为简单数字基带信号的频谱特性基带信号的时域表示：简化分析的假定条件数字序列只包含两个信号，分别代表0和1两个信号统计独立，出现概率分别为p，1-p数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性随机信号s（t）分解为稳态波和交变波两个部分稳态波———统计平均值，每玛元统计平均相同，是以周期TS为周期的周期函数v(t)=v(t+Ts)数字基带信号的频谱特性随机信号s（t）分解为稳态波和交变波两个部分交变波数字基带信号的频谱特性求稳态波的功率谱密度周期函数的付氏级数展开m=0直流分量m=1定时数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度功率谱密度的定义为：假定截取时间为T=（2N+1）Ts，N足够大截取信号的傅立叶变换为：数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度m=nm≠n数字基带信号的频谱特性求交变波的功率谱密度交变波的功率谱密度为m=n数字基带信号的频谱特性随机数字序列的功率谱密度为：连续谱离散谱数字基带信号的频谱特性例1：分析单极性波形：g1(t)=0，g2(t)=g(t)，所构成随机脉冲序列的双边功率谱密度若概率p=1/2且为NRZ时直流分量数字基带信号的频谱特性若概率p=1/2且占空比为1/2RZ时m=0时，有线谱，说明有直流分量、m为其它偶数时，没有线谱，m为奇数时，有线谱，说明有定时分量数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性例2分析双极性波形：g1(t)=g(t)，g2(t)=-g(t)，所构成随机脉冲序列的双边功率谱密度

当p=1/2时：数字基带信号的频谱分析随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两部分：连续谱Pu(f)和离散谱Pv(f)

。对于连续谱，由于代表数字信息的g1(t)及g2(t)不能完全相同，故G1(f)≠G2(f)，因而Pu(f)总存在。对于离散谱，在一般情况也总存在。若g1(t)及g2(t)为双极性，且波形出现概率相同（P=1/2），频谱中无离散谱（即无线谱）。数字基带信号的频谱分析的意义了解随机脉冲序列频谱的特点随机脉冲序列的功率谱密度可能包括两部分：连续谱Pu(f)和离散谱