通原实验1-码型变换

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双极性BRZ 信号的功率谱
数字信号序列： BRZ
Px(ω)
+E
0
1 0 1 0 0 1 1 0
双极性归零（BRZ）码的功率谱
0
1/t
-E
f
双极性BRZ信号的功率谱如图所示。可以看出
1）双极性BRZ信号的功率谱，只有连续谱，不含任何离散分量。当然，不 含可用于提取同步信息的fb分量。 2）双极性 RZ 信号的功率谱的带宽同于单极性 RZ 信号，为
+E 性码。
0
特点：
１．发送能量大，有利于提高接收端的信噪比． ２．在信道上占用的频带较窄．
３．存在直流成份，将导致信号的失真，无法使用交流耦合的线路和设备 ４．不能直接提取位同步信号； 5.接收NRZ码的判决电平应取”1”码的一半,由于信道衰减或特性随各种因 素变化时,接收端波形的振幅和宽度容易变化,因而判决门限不够稳定在最 佳电平,使抗噪性能变坏. 厚德博学 追求卓越
例如：
+E
0 电平
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
RZ码与NRZ码相比，除仍具有单极性码的一般特点外，主 要优点是可以直接提取同步信号，但不意味可以作为线路传 输码使用，它可以为其它码型提取同步信号时，而作为一个 过渡码形应用． 厚德博学 追求卓越
单极性归零码 RZ 信号的功率谱
数字信号序列：
Px(ω)
1 0 1 0 0 1 1 0
（3）对信道特性变化不敏感；
（4）可在电缆等无接地线上传输。
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双极性非归零码 BNRZ 信号的功率谱
数字信号序列： BNRZ +E -E
Px(ω) Tb
1 0 1 0 0 1 1 0
Tb
0
双极性不归零（BNRZ）码的功率谱 双极性BNRZ 信号的功率谱如图所示。可以看出 ： 1） 双极性BNRZ 信号的功率谱 只有连续谱，不含任何离散分量。当然， 也不含可用于提取同步信息的fb分量。 2）双极性BNRZ 信号的功率谱的带宽同于单极性 NRZ 信号，为
例：若将二进制码的一种数字信号变换为数字基带信号:
1
(2) 数字基带信号:
0
1
0
0
1
1
0
1
数字基带信号的电波形表示的类型很多，常见的有 矩形脉冲，三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的 是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。 厚德博学 追求卓越
三、实验应知知识
3.常用数字基带信号类型与编码规则
例如：
1
0
1
0
0
1
1
+E 双极性归零码的特点是:
(1) “ 1”和“0” 在传输线路上分别用正和负脉冲表示，且相邻脉冲间必有零电平区 0 电平 域存在。 (2)对于双极性归零码，在接收端根据接收波形归于零电平便可知道 1 比特信息已接 -E 收完毕，以便准备下一比特信息的接收。所以，在发送端不必按一定的周期发送信息。 可以认为正负脉冲前沿起了启动信号的作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以经 常保持正确的比特同步。即收发之间无需特别定时，且各符号独立地构成起止方式，此 方式也叫自同步方式。 (3)双极性归零码具有双极性非归零码的抗干扰能力强及码中不含直流成分的优点， 应用比较广泛。
量。
3）由连续谱可求出 单极性 RZ 信号的功率谱 的带宽近似为
RZ( = Ts / 2)基带信号的带宽为BS = 1/ = 2fs
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三、实验应知知识
3.3 BNRZ
BNRZ码的全称是双极性不归零码，在这种二元码中用正电平和负电平 分别表示数字基带信号的“1”和“0”。与单极性不归零码相同的是整个码 元期间电平保持不变，因而在这种码型中不存在零电平。
数字频带传输系统特点是：发送端必须使用调制器，接收端必 须使用解调器。 厚德博学 追求卓越
一、实 验 目 的
1.通过实验,了解几种常见的数字基带信号，掌握 常用的数字基带信号的编码规则。 2.掌握对二进制单极性码变换为AMI与HDB3码的 编译码规则、工作原理和实现方法；进一步明确数字 基带信号传输线路码型变换的目的。 3.简单了解位同步提取的实现方法。
RZ( = Ts / 2)基带信号的带宽为BS = 1/ = 2fs
3） 时， 双极性BRZ 信号的功率谱 将含有离散分量，其特点与单 极性 RZ 信号的功率谱相似（请读者自己考虑）
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单极性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
( P 1/ 2)
实线——NRZ 虚线——RZ
双极性 ( P 1/ 2) 实线——NRZ 虚线——RZ
数字通信系统对信息的传输有两个基本的传输系统 1、数字基带传输系统
用来传输数字基带信号的通信系统称为数字基带传输系统。 方法是：将数字基带信号直接进行线路传输。 数字基带传输系统特点是：发送端不使用调制器，接收端不使 用解调器。
2、数字频带传输系统
为适应信道传输而将基带信号进行调制，即将基带信号的 频谱搬移到某一高频处，变为频带信号进行传输，这种传输信号 的方式称为数字频带传输系统。
NRZ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和 低电平分别表示二进制信息“ 1”和“0”，其特征是1、0分别对应 由于单极性码存在上述缺点，尽管它具有构成简单的特 正电平和零电平，在表示码元时，电压不需要回到零 . 点，在实际的基带数字信号传输中很少采用这种码型 ,
1 0 0 1 1 0 1 1 0 但它适合极短距离传输，在设备内部的传输多采用单极 例如
HDB3/AMI码型变换 与位同步提取
武汉理工大学信息工程学院专业综合实验中心 . 厚德博学 追求卓越
实验 研究 内容
常用数字基带信号码型→基带信号的传输方式→ 传输码型选择 → 码型变换→线路传输码———
AMI及HDB3。
实验 技术
数字基带传输系统中 信道的编/译码技术
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目的：是为了保证通信系统的传输可靠性， 克服信道中的噪声和干扰。
数字信号的特点是:
信号的幅值取值是离散的，且幅值被限制在有限个 数值之内。常见的二进制码就是一种数字信号。 二进制码受噪声的影响小，易于由数字电路进行处 理，所以得到了广泛的应用。
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三、实验应知知识
数字基带信号，是消息代码的电波形的表示形式。 即将信源发出的、未经调制或频谱变换、直接在有效频带 与信号频谱相对应的信道上传输的数字信号，用不同的电 平或脉冲来表示相应的消息代码。
传输这种数字基带信号会遇到的问题：
(2) 自然编码后，有可能出现连“ 0” 或连“ 1” (1)由于这种数字基带信号包含直流分量或低频分量，那么对于 （ 3 ）对收信端而言，从接收到的这种基带信号 一些具有电容耦合电路的设备或者传输频带低端受限的信道（ 数据，这时的数字信号会出现长时间不变的低电 中无法判断是否包含有错码。 广义信道），信号将可能传不过去。 平或高电平，以致收信端在确定各个码元的位臵 鉴于上述原因 :要实现数字基带信号的线路传输 , （定时信息）时遇到困难。换句话说，收信端无 必须进行适当的码型变换. 法从接收到的数字信号中获取定时（定位）信息。
RZ +E
0 对于单极性 RZ 信号，有 这里 为图所示的高度为 1 、宽度为τ 的 矩形脉冲 占空比
t 0 1/Tb1/t f 单极性归零码（RZ）的功率谱
1)单极性 RZ 信号的功率谱 不但有连续谱，而且在 等处还存在离散谱。 2)由离散谱可知，单极性 RZ 信号的功率谱 含可用于提取同步信息的fb分

单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。单极 性NRZ信号中没有定时分量，若想获取定时分量，要进行波形变 换；单极性RZ信号中含有定时分量，可以直接提取。“0”、“1”等 概的双极性信号没有离散谱，也就是说没有直流分量和定时分量。
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三、实验应知知识
4.为什么要进行码型变换?
数字基带信号（以后简称基带信号）的类型有很多，如以矩形 脉冲组成的数字基带信号，主要有以下几种： 单极性非归零码 双极性 归零码 传号交替 反转码
双极性非归零码
单极性归零码 二元码 差分码（相对码） 数字双相码 传号反转码 三元码
密勒码
三阶高密度 双极性码 厚德博学 追求卓越
三、实验应知知识
3.1 NRZ
通常由信源编码输出的数字信号多为经自然编码的电脉冲序列 （高电平表示 1，低电平表示 0 ，或相反），这种经过自然编码的数 字信号虽然是名符其实的数字信号，但却并不适合于在信道中直接 传输，或者说，数字通信系统（数据通信系统）一般并不采用这样 的数字信号进行基带传输。 因为用这样的数字信号进行基带传输会出现很多问题，换句话 说，就是它的码型不满足通信的要求。
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三、实验应知知识
5.对线路传输码型的基本要求：
由于不同的码型具有不同的特性，因此在实际应用中,应合理设 计或选择适合于在给定信道传输特性的码型，通常要考虑以下因素 ，或者说要遵循以下原则： 1）能从其响应的基带信号中获取定时信息； 2）相应的基带信号无直流成份和只有很小的低频成份； 3）不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 4）尽可能地提高传输码型的传输效率； 5）具有内在的检错能力，能在线检测传输误码率。
NRZ( = Ts)基带信号的带宽为BS = 1/ = fs ；
时，上述结论依然成立（请读者自己考虑）
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三、实验应知知识
3.2 RZ
RZ码的全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1” 时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间 内则返回到零电平，即信号的脉冲宽度小于码元宽度，通常均 使脉冲宽度等于码元宽度的一半。