《数字通信原理》课件 项目三-认知数字基带传输

数字通信原理01项目1：认识通信系统02项目2：认识通信信号CONTENTS03项目3：认知数字基带传输04项目4：理解调制解调05项目5：揭秘编码06项目6：认知定时与同步07项目7：仿真数据通信系统08项目8：仿真移动通信系统09项目9：探索通信新技术项目3认知数字基带传输认知数字基带传输项目3项目描述在本项目中，将学习数字基带传输系统模型，数字基带传输中的基本码型、常用码型。通过编码、绘图、仿真学习认知基带传输系统，了解数字基带信号的通信传输过程，理解基带码产生转换、滤波、噪声干扰、再生恢复等通信重要技术原理。项目分析常见基本码型有单极性不归零码(NRZ)、双极性不归零码(BNRZ)、单极性归零码(RZ)、双极性归零码(BRZ)、差分码、多电平码，适合长距离传输的常用码型包括AMI码、HDB3码，可以使用systemview进行仿真。认知数字基带传输项目3学习目标熟悉基带传输模型；掌握基带传输码型编码原理；理解基带传输中码间干扰及应对方法。课程思政结合基带芯片性能演进变化的研究，认识我国通信芯片产业发展的意义，通过调研与基带技术工作岗位职责要求，激发学生的爱岗敬业和努力进取的精神。了解数字基带信号码型任务3.1任务目标掌握基带传输中使用的常用码型编码方法。任务分析通过对编码过程分析，掌握单极性不归零码（NRZ）、双极性不归零码（BNRZ）、单极性归零码（RZ）、双极性归零码（BRZ）、差分码、多电平码编码原理及方法。3.1了解数字基带信号码型在数字通信系统中，未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始，称为数字基带信号。基带信号高电平代表“1”，低电平代表“0”。这些信号往往含大量的低频分量，因而称之为数字基带信号。Internet路由器计算机打印机互联网数字基带信号基站传输设备数字基带信号配线架配线架基站控制器传输设备远距离光纤近距离同轴电缆频带信号图3-3移动通信系统中的基带传输图3-2计算机通信中的基带传输3.1了解数字基带信号码型1.单极性非归零码NRZ（Non-ReturntoZero）

0：由0电平表示二进制符号“0”，整个码元期间电平保持不变

1：用正电平（高电平）表示二进制符号“1”，整个码元期间电平保持不变+E

0T011001013.1.1常见的基本码型0+5v

01.单极性非归零码NRZ（二）判决判决规则(2)小于判决电平，判定为“1”

。(1)大于（等于）判决电平，判定为“1”；1011001结论：单极性码的判决电平等于“1”电平的一半（½）。当距离变长衰耗增大判决电平将变化

3.1.1常见的基本码型2.双极性非归零码BNRZ（BipolarNon-ReturntoZero）1：正电平表示符号“1”，整个码元期间电平保持不变0：负电平表示符号“0”，整个码元期间电平保持不变01100101+E-E(1)

不含直流成分，不需要接地的电缆来传输。(2)存在最佳判决电平0(3)出现连0或连1时，不能提取位定时信息。应用：

V系列接口和RS-232C接口标准。

3.1.1常见的基本码型3.单极性归零码RZ（ReturntoZero）01011001+E

01：正向脉冲表示“1”，高电平持续τ秒后，又返归零0：负电平表示“0”，整个码元期间电平保持不变Tτ占空比可直接提取位定时信息。应用：其他信号提取位同步信息的过渡码形。

3.1.1常见的基本码型正向脉冲表示“1”，负向脉冲表示“0”。正向脉冲和负向脉冲都在码元间隔时间内返归到零。01011001+E-E4.双极性归零码BRZ

3.1.1常见的基本码型传号差分NRZ(M)“1”相邻码元电平发生跳转，“0”相邻码元电平不改变。+E0110110015.差分码(传号差分、空号差分）差分码波形代表的信息仅与相邻码元的电位变化有关，而与电平的极性无关。101

001

0

011011001akbk-1bk0110000110000001绝对码相对码解决载波相位模糊问题

3.1.1常见的基本码型传输码的结构应具有下列主要特性：1.数字基带信号应不含有直流分量，且低频及高频分量也应尽量的少。2.数字基带信号中应含有足够大的定时信息分量。这就要求数字基带信号中含有或经过简单处理后含有定时脉冲信号的线谱分量，以便同步电路提取。3.基带传输的信号码型应与信源的统计特性无关。码型结构含有内在的检错能力。3.1.2基带传输的常用码型编码规则：传输时，原“0”码仍编为传输码的0；原“1”码，交替地变换为+1，-1，+1，-1，…1.传号交替反转码AMI码(AlternateMarkInversion)AMI码功率谱中不含直流成分，连0时不利于定时信息码:10011000000011001+100-1+10000000-1+100-1AMI码:+E-E3.1.2基带传输的常用码型2.三阶高密度双极性码HDB3码(HighDensityBipolar3)HDB3是改进的AMI码，它克服了AMI码的缺陷而保留了其合理性能。1.取代变换:将4个连0码用000V或B00V代替，000V:相邻V码中间有奇数个1时，B00V:相邻V码中间有偶数1码。2.加符号:给1码、V码及B码加符号。原则是，V码的符号与前一个非0码的符号相同，1码及B码的符号与前个非0码的符号相反。1000010000110000l1代码：+1000+V-1000-V+1-1+B00+V-l+1HDB3码:1000V1000V11B00V11+1000+1-1000-1+1-1+100+1-l+13.1.2基带传输的常用码型3.2.1基带传输模型数字基带传输系统：不使用调制和解调装置而直接传输数字基带信号的系统。3.2理解基带传输过程

图3-12基带传输系统模型（3）各部分功能：码型变换器--把原始基带信号变换成适合于信道传输的的各种码型，达到与信道匹配的目的；发送滤波器--码型变换器输出的各种码型是以矩形为基础的，发送滤波器的作用就是把它变换为比较平滑的波形，如升余弦波形等，这样利于压缩频带、便于传输；信道--它是允许基带信号通过的媒质，通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。一般认为噪声为AWGN；接收滤波器--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--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。3.2.1基带传输模型基带系统各点波形示意图单极性码双极性归零码发送滤波后信道噪声叠加接受滤波抽样判决信号再生误码3.2.2码间干扰的概念

图3-13矩形脉冲传输畸变示意图信道发送信号接收信号信号在经过信道传输后会发生变化，这些变化对接收端正确接收信号非常不利。单个矩形脉冲在通过信道时，信号的幅度会因为部分能量转化为热能而衰减，同时信号的形状也会发生变化，脉冲的宽度会展宽，有时会有常常的拖尾。数字基带信号传输畸变示意码间干扰示意3.2.2码间干扰的概念拖尾零点处避免码间干扰零点Ts=无码间干扰传输的最高速率RBmax=3.2.3无码间干扰传输特性奈奎斯特准则

某信道带宽如上A图所示，求最高传输速率RB=2*B=2000（波特）RB=2BRB=？某信道带宽如上B图所示，求最高传输速率H(f)-1000f(Hz)1000A图H(f)-300f(Hz)300B图3.2.3无码间干扰传输特性系统频域特性如图所示:当发送速率为2/Ts时，以下基带系统能否实现无码间干扰？1.利用最高频带利用率发送速率=最高传输速率/n,可以实现无码间干扰传输3.2.3无码间干扰传输特性

滤波