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文档简介
第五章数字基带传输系统数据编码方法将数字消息或模拟消息转换成通信硬件能够接受和易于传输的信号,共要经过四个过程:(1)第一,把各种信息用二进制表示。包括字符编码、PCM编码、PAM编码等。(2)第二,把二进制数转换成脉冲信号(电信号),即码型编码。(3)第三,差错控制编码。(4)第四,基带信号变成频带信号。本章主要讲述第一、二次过程,第三次过程将在第八章讲述,第四次过程将在第五章讲述。
字符编码由于计算机只能识别、存储、和处理二进制的信息,而字符信息又是最重要的数据信息。这样为了使计算机能处理字符,规定了字符和二进制数之间的对应关系,称字符编码。它涉及到信息的表示,交换,处理,传输和存储以国家或国际标准的形式来实施。字符编码:将字符用二进制数来表示的编码。
字符的编码方法何谓字符?-汉字、数字和英文字母…,统称为字符。汉字的编码方法:4位十进制数字表示一个汉字。 例如,电报编码:“中”
“0022”,“国”
“0948”。 区位码:“中”
“5448”,“国”
“2590”。英文字母编码方法:ASCII码-7位二进制数字表示一个字符。再加上一位的奇偶校验位构成8位码组。字符编码:将字符用二进制数来表示的编码。
预备知识5.1基带传输和频带传输当二进制编码的“0”、“1”符号用电脉冲的“正”、“负”表示时,形成的是数字基带信号。将基带信号直接在信道中传输的方式称为基带传输方式。把数字信号调制成不同频率的信号,再进行传输的方法称为频带传输。第4次编码。
5.2数字基带信号码型编码
码型:表示二进制数中0和1的信号形式被称为码形。在数字通信中,用直流信号表示二进制数中的0和1。数字数据基带信号常用码型有二电平码,差分码,交替反转码(AMI),曼彻斯特码,差分曼彻斯特码,密勒码,多电平码,和二进制编码等。
01011101DigitaltoDigitalEncoding码型编码数字信息数字信号码型变换基带整形LPF数字基带信号码常用波形1、单极性不归零码波形(单极性NRZ)2、双极性不归零码波形(双极性NRZ)3、单极性归零码波形(单极性RZ)4、双极性归零码波形(双极性RZ)5、差分波形6、多电平波形1-单极性非归零码(NRZ码)NotReturnZerocode在整个码元期间电平保持不变。2-双极性非归零码(NRZ码)正电平为1,负电平为0,若线路上的电压为0,则说明当前线路上没有信号正在传输。优点:平均电压接近0,基本不含DC成分;缺点:不易提取同步信息,特别是在长0长1串时。
“归零码”(因为很难确定一个比特的起止时刻)3-单极性归零编码τTs占空比说明占空比
为脉冲宽度τ与码元宽度Ts之比(τ/Ts),如下图所示。
二进制基带信号的功率谱密度
4-双极性归零码图双极性归零编码使用正、负二个电平。归零码是自同步编码。什么是自同步?
既可以从信号中提取同步信息。通过归零,使每个比特位(码元)都发生信号变化,接收端可利用信号跳变建立与发送端之间的同步。缺陷是每个比特位发生两次信号变化,多占用了带宽。一个编码良好的数字信号必须携带同步信息。如果传输一个比特的起始时刻发生了电平跳变,那么这个比特就是二进制1,如果此刻没有发生电平跳变,那么这个比特就代表二制的0。5-差分编码6-多电平码000011111010010110100000四电平传二电平传数字基带传输常用码型1、AMI码2、HDB3码3、曼彻斯特编码(双相码)4、密勒码5、CMI码
双极性信号交替反转码(AMI)(1)零电平代表二进制0,交替出现的正负电压表示1。(2)信号交替反转码用交替变换的正、负电平表示比特1的方法使其所含的直流分量为零(3)AMI实现了两个目标:一是直流分量为零;二是可对连续的比特1可进行同步。(4)但对一连串的比特0并无同步确保机制。(5)为解决比特0的同步,两种AMI的变型B8ZS和HDB3被研究出来,前者在北美使用,后者用于日本和欧洲。B8ZS、HDB3都是在AMI的基础上变化的
高密度双极性3零码(HDB3)
虽然名称是3零编码,实际是当连续出现4个比特0时,就在AMI编码中引入变动。A.自上次替换以来传输的比特1个数为奇数时,用000D代替0000,否则,用100D;(D为破坏点)B.0—0电平;1—正或负,与前边最近的1相反
D—正或负,与前边最近的1相同C.接收端通过比较最近的两个比特1的极性来确定需还原的序列的位置.
编码方法:例2.4:试写出将数据100000000010000编制成HDB3码的过程,假设位于这段数据序列首部的比特1极性为正,且其前继数据是4个连续的比特0。高密度双极性3零码AMI码和HDB3码的功率谱:不含直流分量注:AMIHDB3可以用归零、非归零码非归零码:能量集中在直流低频部分
曼彻斯特编码1一比特中点位置上从负电平到正电平的跳变0一比特中点位置上从正电平到负电平的跳变
差分曼彻斯特编码比特中点位置上出现跳变,但这不表示数据信息1一比特起始时刻不出现电平跳变0一比特起始时刻出现电平跳变
密勒码
密勒码也是一种利用电平的跳变表示数据信息的码型,用来解决裂相码带宽太宽的问题。1--比特中点的电平跳转(起始时刻不跳变)0--比特中点、起始时刻没有出现电平跳转连续两个0时,后边的0改变极性。密勒码
曼彻斯特编码中,比特位中的信号跳变同时是同步信息和比特编码。差分曼彻斯特编码中,比特间隙中的信号跳变只表示同步信息,不同比特通过在比特开始位置有无电平反转来表示。在比特开始位置电平跃迁代表0,否则为1。密勒码较好地解决了带宽问题。三种双相位编码的比较CMI(CodedMarkInversion)码编码规则是:消息码“1”交替用正和负电压表示,或者说交替用“11”和“00”表示;信息码“0”用“01”表示4、常用数字基带信号的功率谱密度采用升余弦脉冲代替矩形脉冲---基带成型基带成型后不归零码的功率谱密度,带外能量很少,不易失真5.5.1数字基带传输系统模型码型编码+基带成型(LPF)基带成形:带外能量少,不易失真;减小带宽,提高频带利用率5.5.2码间干扰产生原因:信号将有延迟和失真现象:接收端接收到前一个码元的波形串到后一个码元抽样判决的时刻,影响后一个码元的抽样判决。(前后码元波形部分重叠在一起)图5.5.2-1码间干扰示意图105.5.2两种无码间干扰的基带传输系统
1、理想低通系统5.5.2两种无码间干
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