第四章 数字信号的基带传输要点
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通信原理：第4章 数字基带传输
12
1 2
12
1 2
1
B0
Rb
1 Tb
Ps
(
f
)
2 a
A2Ts
sinc2
fTs
ma2
A2
f
A2Tb sinc2 fTb
2020/12/31
32/179
特例：二元等概无关序列的单极性NRZ信号的功率谱密度。
bn
:1
an
:
1，依概率
1 2
gT t
A
0 0 ,依概率 1 2
t
Tb
又
ma
E an
信
信
源 解道
译 密译
码
码
接收设备
基带信号
脉 冲
mt
频
基带
带调
调制
制
发 st
射 机
噪声
信
道 nt
脉频
冲带
基 带
解
检调
测 mˆ t
基带信号
接 收
机 rt
4/179
数字基带系统模型
发送设备
nt
接收设备
脉 mt mˆ t 脉
信格 源式
冲 基 带
化
调
信 道
冲 基 带 检
格 式 化
信 宿
制
测
2020/12/31
差分码又称为相对码，特征是：不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码
1
传号差分码
10
10
01
“1变0不变”
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
2020/12/31
16/179
4.1.2 二元与多元PAM信号
通信原理第4章 数字基带传输
其功率谱示意图如图（b）中实线所示。
2020/1/25
第4章 数字基带传输
16
4.3 数字基带传输系统及码间干扰
数字基带传输系统模化为
其中
d(t) bk (t kTs )
k
H( f ) HT ( f )HC ( f )HR ( f )
h(t) F 1[H ( f )] H ( f )e j2 ft df
14
4.2 数字基带信号的功率谱分析
【例4-2】试分析下图a）所示双极性全占空矩形脉冲序列 的功率谱。设“１”、“0”等概。
2020/1/25
第4章 数字基带传输
15
4.2 数字基带信号的功率谱分析
AMI码数字基带信号如下图（a）所示，“1”、“0”等 概，则其功率谱表达式为 P( f ) A2Ts Sa2 ( fTs ) sin2 ( fTs )
y(t) bk h(t kTs ) nR (t) k
研究表明，影响系统正确接收的 因素有两个： ① 码间干扰（Inter-Symbol
Interference—ISI）
② 信道中的噪声
2020/1/25
第4章 数字基带传输
17
4.3 数字基带传输系统及码间干扰
2020/1/25
第4章 数字基带传输
1
第4章 数字基带传输
将输入数字信号 变换成适合信道 传输的信号
低通型 信道
滤除噪声和 校正信道引 起的失真
输入
a
码型
发送
变换 b 滤波器
信道
c
定时脉冲
噪声 n(t)
接收 d
滤波器
取样 判决
2020/1/25
第4章 数字基带传输
16
4.3 数字基带传输系统及码间干扰
数字基带传输系统模化为
其中
d(t) bk (t kTs )
k
H( f ) HT ( f )HC ( f )HR ( f )
h(t) F 1[H ( f )] H ( f )e j2 ft df
14
4.2 数字基带信号的功率谱分析
【例4-2】试分析下图a）所示双极性全占空矩形脉冲序列 的功率谱。设“１”、“0”等概。
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第4章 数字基带传输
15
4.2 数字基带信号的功率谱分析
AMI码数字基带信号如下图（a）所示，“1”、“0”等 概，则其功率谱表达式为 P( f ) A2Ts Sa2 ( fTs ) sin2 ( fTs )
y(t) bk h(t kTs ) nR (t) k
研究表明，影响系统正确接收的 因素有两个： ① 码间干扰（Inter-Symbol
Interference—ISI）
② 信道中的噪声
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第4章 数字基带传输
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4.3 数字基带传输系统及码间干扰
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第4章 数字基带传输
1
第4章 数字基带传输
将输入数字信号 变换成适合信道 传输的信号
低通型 信道
滤除噪声和 校正信道引 起的失真
输入
a
码型
发送
变换 b 滤波器
信道
c
定时脉冲
噪声 n(t)
接收 d
滤波器
取样 判决
第四章、基带数字信号的传输
1 101 0 0 1 0
A
O
A
t / T0
两个“1”码中间有一个“0”码时，密勒码流中出现最大宽度为2Ts的波 形，即两个码元周期。这一性质可用来进行误码检测。
29
5.传号反转码（CMI- Coded Mark Inversion） 1 1 01 0 0 1 0 A
O
－A
t / T0
编码规则是：“1”码交替用“11”和“00”两位码表示； “0”码固 定地用“01”表示，
3.从广义信道来看，数字频带传输系统也可看成一个基带传输系统。
输 入编
码
器
调 制 器
发 转 换 器
媒 质
收 转 换 器
解 调 器
输 译出 码
器
调 制 信道 编 码 信道
4
数字基带传输系统的基本 结构
输入序列
信道信号形成器
码型 形成
GT(ω)
波形 形成
C(ω) 信道
n(t)
GR(ω)
接收 滤波器
抽样 判决器
CMI码有较多的电平跃变，因此含有丰富的定时信息。 此外，由于10 为禁用码组，不会出现3个以上的连码， 这个规律可用来检错。
CMI码是PCM高次群采用的接口码型，在速率低于8.448 Mb/s的光纤 传输系统中有时也用作线路传输码型。
数字双相码、密勒码和CMI码又称为1B2B码。
30
6.nBmB码 （块编码）
第四章 基带数字信号的表 示和传输
引言-意义、系统构成、各部分作用 基带数字信号的波形 基带数字信号的码型 数字基带信号及其频谱特性 基带数字信号的频率特性 数字基带信号传输与码间串扰 眼图 时域均衡
1
1、数字基带信号的产生：
A
O
A
t / T0
两个“1”码中间有一个“0”码时，密勒码流中出现最大宽度为2Ts的波 形，即两个码元周期。这一性质可用来进行误码检测。
29
5.传号反转码（CMI- Coded Mark Inversion） 1 1 01 0 0 1 0 A
O
－A
t / T0
编码规则是：“1”码交替用“11”和“00”两位码表示； “0”码固 定地用“01”表示，
3.从广义信道来看，数字频带传输系统也可看成一个基带传输系统。
输 入编
码
器
调 制 器
发 转 换 器
媒 质
收 转 换 器
解 调 器
输 译出 码
器
调 制 信道 编 码 信道
4
数字基带传输系统的基本 结构
输入序列
信道信号形成器
码型 形成
GT(ω)
波形 形成
C(ω) 信道
n(t)
GR(ω)
接收 滤波器
抽样 判决器
CMI码有较多的电平跃变，因此含有丰富的定时信息。 此外，由于10 为禁用码组，不会出现3个以上的连码， 这个规律可用来检错。
CMI码是PCM高次群采用的接口码型，在速率低于8.448 Mb/s的光纤 传输系统中有时也用作线路传输码型。
数字双相码、密勒码和CMI码又称为1B2B码。
30
6.nBmB码 （块编码）
第四章 基带数字信号的表 示和传输
引言-意义、系统构成、各部分作用 基带数字信号的波形 基带数字信号的码型 数字基带信号及其频谱特性 基带数字信号的频率特性 数字基带信号传输与码间串扰 眼图 时域均衡
1
1、数字基带信号的产生：
数字信号的基带传输资料课件
滤波器设计 通过对信号的频谱进行分析，可以设计出不同的滤波器， 实现对信号的频率域滤波。
调制解调 在通信系统中，通过对信号的频谱进行分析，可以实现调 制和解调操作，以实现不同频率信号之间的传输。
THANKS
感谢观看
传输的信号。
原理
振幅调制是通过改变载波的幅度来 传递数字信号的信息，通常是将数 字信号的幅度变化规律与载波的幅 度相叠加。
应用场景
振幅调制在无线通信、卫星通信等 领域广泛应用。
频率调制
概念
频率调制是指将数字信号的频率 按照一定规律变化，以产生可以
传输的信号。
原理
频率调制是通过改变载波的频率 来传递数字信号的信息，通常是 将数字信号的频率变化规律与载
同步检波器
同步检波器需要一个参考信号与 输入信号同步，通过乘法器将两 个信号相乘，然后通过低通滤波 器提取低频信号。
频率解调
希尔伯特变换
希尔伯特变换是一种频率解调方法，它通过将信号进行时间 延迟并叠加，从而得到与原始信号相位差90度的信号，通过 两个信号的相减得到幅度信息，相加得到相位信息。
平方环法
循环冗余校验（CRC）
CRC是一种基于模运算的校验方式，它通过在信息比特流的末尾添加校验码来检测错误。CRC可以检 测出较高位数的错误，并提供更强的错误检测能力。
交织与去交织技术
交织
交织是一种将输入数据重新排列的技术， 它可以将输入数据中相邻的符号或比特 分散到不同的传输符号或比特中。交织 可以降低突发性错误的影响，提高系统 的抗干扰性能。
非线性编码
非线性编码是一种更复杂的编码方式，它将信息比特流映射为传输符号序列， 并利用符号之间的相关性进行编码。非线性编码的优点在于它可以提高传输效 率，同时可以提供更好的误码率性能。
调制解调 在通信系统中，通过对信号的频谱进行分析，可以实现调 制和解调操作，以实现不同频率信号之间的传输。
THANKS
感谢观看
传输的信号。
原理
振幅调制是通过改变载波的幅度来 传递数字信号的信息，通常是将数 字信号的幅度变化规律与载波的幅 度相叠加。
应用场景
振幅调制在无线通信、卫星通信等 领域广泛应用。
频率调制
概念
频率调制是指将数字信号的频率 按照一定规律变化，以产生可以
传输的信号。
原理
频率调制是通过改变载波的频率 来传递数字信号的信息，通常是 将数字信号的频率变化规律与载
同步检波器
同步检波器需要一个参考信号与 输入信号同步，通过乘法器将两 个信号相乘，然后通过低通滤波 器提取低频信号。
频率解调
希尔伯特变换
希尔伯特变换是一种频率解调方法，它通过将信号进行时间 延迟并叠加，从而得到与原始信号相位差90度的信号，通过 两个信号的相减得到幅度信息，相加得到相位信息。
平方环法
循环冗余校验（CRC）
CRC是一种基于模运算的校验方式，它通过在信息比特流的末尾添加校验码来检测错误。CRC可以检 测出较高位数的错误，并提供更强的错误检测能力。
交织与去交织技术
交织
交织是一种将输入数据重新排列的技术， 它可以将输入数据中相邻的符号或比特 分散到不同的传输符号或比特中。交织 可以降低突发性错误的影响，提高系统 的抗干扰性能。
非线性编码
非线性编码是一种更复杂的编码方式，它将信息比特流映射为传输符号序列， 并利用符号之间的相关性进行编码。非线性编码的优点在于它可以提高传输效 率，同时可以提供更好的误码率性能。
无线数据通信技术基础课件：数字信号的基带传输
数字信号的基带传输
还有一种噪声称为脉冲噪声，由系统外部的各种电器设 备产生，如开关、电机等，太阳黑子爆发、雷电等也会产生 这种噪声，其特性有的类似于热噪声，有的类似于其它通信 设备干扰。良好的屏蔽装置可有效地抑制脉冲噪声和串音。
信号在远距离传播时，虽然可以用足够数量的放大器来 补偿传播损耗，但信道中引入的干扰与噪声（包括放大器本 身的噪声）会不断积累，最终会使信号的信噪比太小而导致 接收端无法正常接收。
数字信号的基带传输
图4-8 噪声对信号波形的影响
SNR
平均信号功率（dB） 平均噪声功率
（4-3）
数字信号的基带传输
热噪声无处不在而且很难抑制。当信号在信道中传输时 信号会受到衰减，但噪声会在信道的任一点上产生，并且会 逐点积累，如图4-9所示。因此离发送端越远的地方信号的 信噪比越小。放大器可以使信号的功率增加，同时也使噪声 功率增加，因此不会改变信噪比，相反地，由于放大器本身 会引入噪声，因此放大后的信噪比会更差，在信号比较小的 情况下尤其如此。由此可见，噪声是影响通信系统性能的重 要因素之一。
图(d)是图(c)周期性三角波对应的频谱图。与方波相比， 两者周期相同，故各谱线的频率也相同，但各谱线幅度衰减 的速度要快于方波，零点的频率也低于方波。
数字信号的基带传输
图(f)是图(e)正弦波对应的频谱图。因为正弦波只一个 频率，故频谱图上只有一条谱线。 方波是数字通信中使用得较多的一种波形，因此需要作进一 步的分析。对图4-4中各种周期、占空比下的方波信号频谱 进行比较可以得到以下几个结论：
数字信号的基带传输
4.1 信号在信道中的传输
当一个信号从发送设备注入到信道中进行传输时，有几种现 象必然会发生。首先，信号从一个地方传到另一个地方需要时间， 因此会产生传播时延(Propagation delay)。其次，由于信号会向四 面八方扩散或受到传播介质的衰减，因此接收端获得的信号电平 可能会远小于发送端输出的电平，这种现象称为衰减 （Attenuation）。如果一个信号的各个频率分量都受到相同比例 的衰减，信号波形的形状就不会发生变化，仅仅是信号的大小变 化。但实际上，信道的传输特性不可能是理想的，它对信号不同 频率成分的衰减有所不同，因此就会产生波形的线性失真 (distortion)。最后，信号在信道内传输的过程中还会受到干扰与 噪声的影响，它们同样会使信号的波形发生变化。
第4课数字信号的基带传输解析
16
2.1 基本码型
发送1时正电平在整个位期间Tb内只持续一段时间，在其余 时间则返回到零电平，发送0时负电平在整个位期间Tb内 只持续一段时间，在其余时间则返回到零电平。
0
0
t
1
11
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：无直流、最佳判决电平确定(=0)
可以保持正确的码元同步
17
2.2 码型设计原则
➢ 由于不同的码型具有不同的特性，因此在设计或 选择适合于给定信道传输特性的码型时，通常要 考虑以下的因素，或者说要遵循以下原则：
6
2.1 基本码型
以下先介绍几种基本的码型。 ➢ （1）单极性不归零码（NRZ）
用正电平和零电平两种取值分别表示二进制码1和 0，在整个位持续期间电平保持不变，此种码通常 记作NRZ（不归零）码。这是一种最简单的码型。
7
2.1 基本码型
单极性不归零码
1
01
1
0t
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：简单，易于实现
10
2.1 基本码型
（2） 双极性不归零码(NRZ-L) 用正电平和负电平分别表示1和0，在整个位持续 期间电平保持不变。
t
1 011 0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：一般认为1和0出现的概率相同，所以电平平均值为0，即无直
流分量；接收端恢复信号的判决电平也是零值。
缺点：连续的1或0码元难以实现同步。
第4课 数字信号的基带传输
1
1 数字基带信号
➢ 来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的 二进制序列，或者是来自模拟信号经数字化处理 后的PCM码组等等都是数字信号。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。在某些有线信道中，特别是传输距 离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输， 称之为数字基带传输。而大多数信道，如各种无 线信道，数字基带信号必须经过载波调制，把频 谱搬移到高频处才能在信道中传输，这种传输称 为数字频带（调制或载波）传输。
2.1 基本码型
发送1时正电平在整个位期间Tb内只持续一段时间，在其余 时间则返回到零电平，发送0时负电平在整个位期间Tb内 只持续一段时间，在其余时间则返回到零电平。
0
0
t
1
11
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：无直流、最佳判决电平确定(=0)
可以保持正确的码元同步
17
2.2 码型设计原则
➢ 由于不同的码型具有不同的特性，因此在设计或 选择适合于给定信道传输特性的码型时，通常要 考虑以下的因素，或者说要遵循以下原则：
6
2.1 基本码型
以下先介绍几种基本的码型。 ➢ （1）单极性不归零码（NRZ）
用正电平和零电平两种取值分别表示二进制码1和 0，在整个位持续期间电平保持不变，此种码通常 记作NRZ（不归零）码。这是一种最简单的码型。
7
2.1 基本码型
单极性不归零码
1
01
1
0t
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：简单，易于实现
10
2.1 基本码型
（2） 双极性不归零码(NRZ-L) 用正电平和负电平分别表示1和0，在整个位持续 期间电平保持不变。
t
1 011 0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：一般认为1和0出现的概率相同，所以电平平均值为0，即无直
流分量；接收端恢复信号的判决电平也是零值。
缺点：连续的1或0码元难以实现同步。
第4课 数字信号的基带传输
1
1 数字基带信号
➢ 来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的 二进制序列，或者是来自模拟信号经数字化处理 后的PCM码组等等都是数字信号。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。在某些有线信道中，特别是传输距 离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输， 称之为数字基带传输。而大多数信道，如各种无 线信道，数字基带信号必须经过载波调制，把频 谱搬移到高频处才能在信道中传输，这种传输称 为数字频带（调制或载波）传输。
数字信号的基带传输
(c) 当 AMI 中出现长连“ 0”时， AMI码中长时间无电平 跳变，致使定时信号难以提取。 为了克服这个缺点，提出了HDB3码。
2.三阶高密度双极性码（HDB3码） HDB3码是一种AMI码的改进型，又称四连“0”取代码， 在 AMI 码中，如果连续较长的一段序列为“ 0” 码，则在接 收端会因为长时间无变化波形的控制而丢失同步信号。 为了克服传输波形中出现长连“ 0” 的情况，而设计了 AMI码的改进码型 HDB3码。HDB3码就是码型中最长连“0” 数不超过3个的高密度双极性码。 (1) 构成规则 在消息的二进制代码序列中， ①当连“0”码个数不大于 3时，HDB3编码规律与AMI码相 同，即“1”码变为“+1”、“－1”交替脉冲；
(2) 特点 (a)不存在直流分量。 (b)具有频繁出现的电平跳变，有利于接收端提取位定时 信号。 (c) 具有内检错能力 ，这是因为“ 1” 码相当于“ 00” 或 “11”两位码组，而“0”码相当于“01”码组，在正常情况下， 序列中无“10”码组出现，且无“00”或“11”码组连续出现， 这种相关性可用来检测因干扰而产生的部分错码。 三种常见传输码型的应用场合是：对于程控数字交换系 统中数字用户线上所传送的基本速率 (2B+D)数字信号码型， 选用 AMI 码、 HDB3 码。在数字中继线或光纤传输系统的接 口上，一般采用HDB3或CMI接口码型，
δt
∞，t =０
０，t≠0
单位冲激函数及其频谱如图4.8所示。
图4.8 单位冲激函数及其频谱
二、信道限带传输对信号波形的影响
任一信道的频带宽度都是有限的。当无限带宽的信号通 过有限带宽的信道时，必然会使信号的频谱受到一定损失， 结果使到达接收端的信号波形发生变化。
现代通信理论第四讲数字信号基带传输
2
(f mf b )
Px ( )
2 Px ( ) f b 2 S a (f )
0
1/
f
码元同步的实现： 1) 基带信号有离散谱－直接提取 2) 基带信号无离散谱－间接提取 单极性归零码有离散谱，可直接提取； 单极性不归零码无离散谱，可将其转换为归零码再进行提取； 双极性码无离散谱，转换为单极性归零码，就可以提取。 谱零点带宽为：
现代通信理论
第 四讲
数字信号的基带传输 及自适应均衡
概述
数字信号的传输方式有两种：基带传输和频带传输 ； 基带传输：不经过调制而直接传送的方式 ； 频带传输：使用调制解调器。
研究基带传输的目的 ： 1) 在频带传输里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因 为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广 义信道)，则频带传输就变成了基带传输。可以说基带传输是 频带传输的基础； 2) 随着数字通信技术的发展，基带传输方式也有迅速发展的趋 势。它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输； 3) 理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统， 总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。
g (t ) 1
G1 ( f ) G2 ( f ) G( f ) Sa ( / 2) Sa (f )
则：
Px ( ) f b p (1 p ) G1 (f ) G2 (f )
m 2
Tb 2 2
0
Tb
2 2
t
f b pG1 (mf b ) (1 p )G2 (mf b )
一、 数字基带传输系统的组成：
信 息 源 基带 码型 编码 信道 信号 形成
信道
数字信号的基带传输
4.1.1 数字基带传输的码型选择
• 1. AMI码 2. HDB3码 3.双相码 4.密勒码 • 5. CMI码
1. AMI码
图4-3 AMI码的波形图
2. HDB3码
1) 检查信息码中“0”的个数。 2) 当出现4个以上连“0”时，将每4个连“0”划分为一组，称为四连零组。 3) 为保证交替反转码的无直流特性，相邻V码也应满足极性交替。 4) 当相邻V码之间有奇数个非“0”脉冲时，第2)、3)条能同时满足；当相邻 V码之间有偶数个非“0”脉冲时，第2)、3)条就无法同时满足。
• 【例4-1】 设二进制符号序列为1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0，试以矩形脉冲为例，分别画出 相应的单极性NRZ波形、双极性NRZ波形、 单极性RZ波形、双极性RZ波形和二进制差 分码波形。
解：根据题意画出各码波形，如图4-2所示。
图4-2 例4-1波形图
4.1.1 数字基带传输的码型选择
4.1.2 数字基带信号的频谱
1) 二进制随机脉冲序列的功率谱Ps(f)包含连续谱P u(f)和离散谱Pv(f)两部分。 2) 连续谱是随机序列交变分量的功率谱密度，它 总是存在的。这是因为代表数据信息出现的g1(t) 和g2(t)波形不能完全相同，使得G1(f)≠G2(f)。谱的 形状取决于g1(t)和g2(t)的频谱以及出现的概率P。 3) 离散谱与g1(t)和g2(t)波形及其出现的概率P有关。 一般情况下，它总是存在的，但对于双极性信号， 如g1(t)=-g2(t)=g(t)，且概率P=1/2(等概)时，则没有 离散分量δ(f-mfs)。离散谱的存在与否决定着能否 从序列中直接提取位定时信号，因此根据离散谱 可以确定随机序列是否有直流分量和定时分量。
解：码序列及波形如图4-6所示。
第4章数字基带信号的传输
数字基带信号的形式即波形和码形有很多，现以由矩形脉冲组成的基带信号为 例，介绍几种最基本的基带信号码波形。
1. 单极性不归零码波形，如图4-1(a) 2. 双极性不归零码波形，如图4-1(b) 3. 单极性归零码波形，如图4-1(c) 4. 双极性归零码波形，如图4-1(d) 5. 交替极性码波形，如图4-1(e) 6. 差分码波形 ，如图4-1(f)
v(t) Pg1(t kTS ) (1 P)g0 (t kTS) k
(4-3)
由上式可以画出稳态分量波形，根据频谱分析知识，可以求出该波形包含的 各离散分量的大小。
第4章 数字基带信号的传输
4.2 基带传输的基本理论与常用码型
4.2.1 基带传输的常用码型
若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信道传输的基带信号，则称此变 换器为数字基带调制器；相反，把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器， 称之为基带解调器。以上两者，合称为“基带调解器”。
H(ω)
an
识别电路
图4-5 抗码间干扰的基带传输系统
不考虑噪声的影响，仅从抗码间干扰的角度来研究基带传输特性。如图4-5所示 模型中，基带输入信号为
an (t nTS )
n
设系统 H( ) 的冲激响应为h(t) ，则系统的输出基带信号为
(4-11)
anh(t nTS )
n
(4-12)
其中
h(t) 1 H ()e jtd
本章要点
• 基带传输的基本准则与常用码型 • 升余弦滚降特性 • 扰码与解扰的概念及原理 • 再生中继器的结构及工作原理
本章难点
• 升余弦滚降特性 • 扰码与解扰的工作原理 • 部分响应系统的概念、波形与频谱分析
第4章 数字基带信号的传输
1. 单极性不归零码波形，如图4-1(a) 2. 双极性不归零码波形，如图4-1(b) 3. 单极性归零码波形，如图4-1(c) 4. 双极性归零码波形，如图4-1(d) 5. 交替极性码波形，如图4-1(e) 6. 差分码波形 ，如图4-1(f)
v(t) Pg1(t kTS ) (1 P)g0 (t kTS) k
(4-3)
由上式可以画出稳态分量波形，根据频谱分析知识，可以求出该波形包含的 各离散分量的大小。
第4章 数字基带信号的传输
4.2 基带传输的基本理论与常用码型
4.2.1 基带传输的常用码型
若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信道传输的基带信号，则称此变 换器为数字基带调制器；相反，把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器， 称之为基带解调器。以上两者，合称为“基带调解器”。
H(ω)
an
识别电路
图4-5 抗码间干扰的基带传输系统
不考虑噪声的影响，仅从抗码间干扰的角度来研究基带传输特性。如图4-5所示 模型中，基带输入信号为
an (t nTS )
n
设系统 H( ) 的冲激响应为h(t) ，则系统的输出基带信号为
(4-11)
anh(t nTS )
n
(4-12)
其中
h(t) 1 H ()e jtd
本章要点
• 基带传输的基本准则与常用码型 • 升余弦滚降特性 • 扰码与解扰的概念及原理 • 再生中继器的结构及工作原理
本章难点
• 升余弦滚降特性 • 扰码与解扰的工作原理 • 部分响应系统的概念、波形与频谱分析
第4章 数字基带信号的传输
第4章 数字信号基带传输
干扰
图4.2 频带传输系统的基本结构
第4章
数字信号基带传输
4.1.1 数字信号波形与频谱
所谓数字基带信号， 就是消息代码的电脉冲表示。 为了分析消息在数字基带传输系统的传输过程， 先分 析数字基带信号的波形及其频谱特性是十分必要的。 前已述及， 凡在幅度上取有限离散数值（例如取
两个数值）的电信号称为数字信号。 对任一信号而言，
数字信号既可用波形（时间域）表示， 又可用频谱 （频率域）表示， 它们是一一对应的。 通过傅氏变换
或傅氏反变换关系， 数字信号的波形和频谱可以互相
变换。
第4章
数字信号基带传输
讨论数字信号传输所要研究的主要问题是： 信号 的频谱特性、 信道的传输特性以及经信道传输后的数 字信号波形。 数字信号波形的种类很多， 其中较典型的是二进 制矩形脉冲信号， 它可以构成多种形式的信号序列，
示， 如图4.6所示。 图中所示特性的传递函数可表示为
Ke jt H 0
c c
(4.3)
第4章
数字信号基带传输
H() K
td
－c
0
c
td 表示信道的相移特性
图4.6 理想低通的特性
第4章
数字信号基带传输
如令单位冲激脉冲δ(t)通过此理想低通， 则其传输 响应可用下述方法求得。首先求输出响应的频谱函数 Y(ω)： Y(ω)=H(ω)= e jtd |ω|≤ωc
（4.2）
按式（4.2）画出G(ω)的图形如图4.4(b)所示。
第4章
数字信号基带传输
g(t) A
G() A
－
2
0 (a)
2
t
第4章数字基带信号及其传输
T
B Rb 2
H ( )
1
h(t ) 2B
T
0
T
3T 2T T 0 T 2T 3T t
如果信号经传输后整个波形发生变化，但只要其特定点的抽
样值保持不变，那么用再次抽样的方法，仍然可以准确无误地恢
复原始信码。这就是奈奎斯特第一准则的本质。
h(t)
h(t)
h(t-Tb)
t 0
-Tb
B (1 )RB 2
频带利用率为(1～2) Baud/Hz。可以看出 越大，“尾部”
衰减越快，带宽越宽，频带利用率越低。
几种常用的无码间串扰传输特性
名称和传输特性H(f)
冲击响应h(t)
理想低通
余弦滚降 w1
H(f)
f
0 w1
H(f)
Sa(2W1t) Sa(2W1t)
1/2
2 WC
WC
SaWC (t td )
用代替（t- )
y( )
WC
Sa(WC )
y(τ)
0
τ
2π π
WC
WC
π 2π
WC
WC
Sa(WC ) －采样函数，LPF 输出具有很长的拖尾，幅度逐渐衰 减，有许多零点。第一个零点在 WC 处，以后各零点间
基带信号
H(ω )
x(t)
y(t)
采样 判决
输出
系统的总传输函数： H () H i ()H chH r ()
假定 H ()是个理想低通滤波器（LPF），则：
H ( )
k e jtd 0 ,
,
WC WC
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第四章 数字信号的基带传输
本章内容 1.数字信号基带传输的基础知识 2.中继器及再生中继传输 3.基带传输的常用码型 4.扰码与解扰的原理及作用 5.差错控制原理及常用差错控制方式
4.1 数字基带传输概述
基带传输系统主要由波形变换器、发送滤波器、 信道、接收滤波器和取样判决器等组成。
波 基带信号输入 形 变 换 器 发 送 滤 波 器 匹 配 滤 波 器 取 样 判 决 器 基带信号输出
4.2 基带传输系统的常用码型
4.2.1数字基带传输的码型设计
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
四元码
4.2.2 常用码型
1.单极性非归零(NRZ)码 一种最简单的码型，分别用占满一个码元周期的正电平（或负电平）和零电 平来表示“1”和“0”。在表示一个码元时，电压均无需回到零，故称为非归零码。 NRZ中有直流分量，将导致信号的失真与畸变；且由于直流分量的存在，无 法使用一些交流耦合的线路和设备；不能直接提取位同步信息。 2.双极性非归零(NRZ)码 双极性NRZ码中，“1”和“0”分别对应正、负电平，从统计平均角度来看，“1” 和“0”数目各占一半时无直流分量，但当“1”和“0”出现概率不相等时，仍有直流 成份。
信 道
均 衡
接收滤波器
干扰 数字基带传输示意图 取样定时
4.1 数字基带传输概述
1）波形变换器：基带传输系统的输入信号是终端设备产生的脉冲 序列，一般是单极性的NRZ码，它不适合于在信道中传输，波形变换 器的功能就是对NRZ码进行变换。如变换为AMI码或者HDB3码，以 适合于在信道中传输和减小码间串扰。 2）发送滤波器：起抑制谐波或杂散频率分量的作用。 3）匹配滤波器：由于信道的不理想和噪声以及干扰的存在，会使 信号因受污染而变形，为克服由于信道的不理想以及噪声和干扰造成 的信号变形，在接收端加入了匹配滤波器。 4）均衡器：减弱码间串扰。 5）取样判决器：通过取样判决器恢复原基带信号。
4.2.1 数字基带传输的码型设计
码型选择的原则： 1) 对于传输频带低端受限的信道，传输信号码型的频谱中不应包含
2) 应尽量减小码型频谱中的高频成分，既可节省传输频带、提高频 谱利用率，又可减少有线信道电缆内不同线对之间的信号串扰； 3) 接收端易于提取位定时信息，再生出准确的时钟信号供数据判决 使用； 4) 码型具有一定检错能力，可根据编码规律来检测传输质量，以便 做到自动监测； 5) 信道中发生误码时要求所选码型不致造成误码扩散(或称误码蔓延； 6) 码型变换过程不受信源统计特性的影响，即码型变换对任何信源 具有透明性 7）高的编码效率。
《现代通信技术》
机械工业出版社.北京
内容简介
第一章 现代通信技术概述 第二章 模拟通信 第三章 模拟信号数字化 第四章 数字信号的基带传输 第五章 数字信号的频带传输 第六章 信道复用和多址方式 第七章 同步原理 第八章 通信技术在移动通信系统中应用举例
第四章 数字信号的基带传输
4.1 数字基带传输概述 4.2基带传输的常用码型 4.2.1数字基带传输的码型设计 4.2.2 常用码型 4.3无码间串扰的基带传输 4.3.1基带传输的码间串扰 4.3.2无码间串扰的条件 4.3.3无码间干扰的滚降系统 4.3.4 部分响应基带传输系统 4.4 眼图和均衡 4.4.1眼图 4.4.2均衡
第四章 数字信号的基带传输
4.5数字基带信号的再生中继传输 4.5.1 PCM信号基带传输信道 4.5.2误码率和相位抖动 4.6 扰码与解扰 4.6.1 m序列 4.6.2 扰码与解扰原理 4.7 PCM中继系统的测量 4.8 差错控制编码 4.8.1差错控制方式 4.8.2 纠错编码原理 4.8.3常用差错控制编码
4.2.2 常用码型
3.单极性归零(RZ)码 在传送“1”码时发送1个宽度小于码元持续时间的归零脉冲；在传送“0”码 时不发送脉冲。其特征是所用脉冲宽度比码元宽度窄，即还没有到一个码元终止 时刻就回到零值，因此，称其为单极性归零码。
4.2.2 常用码型
4. AMI AMI码是传号交替反转码。其编码规则是将二进制消息代码“1”(传号)交 替地变换为传输码的“+1”和“-1”，而“0”(空号)保持不变。
0
1 0
0
0 0
1 1
0
0 0
0
0 1
0 1
0 t
AMI码
4.2.2 常用码型
5.HDB3 HDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型，其目的 是为了保持AMI码的优点而克服其缺点， 使连“0”个数不超过3个。其编码规则如 下： 1）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； 2）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； 3）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。 如图4-6 HDB3编码和AMI编码的比较。 其中B码和V码各自都应始终保持极性交替的变化规律，V码与前一个非0码 同极性，B码与前一个非0码反极性。±V脉冲和±B脉冲与±1脉冲波形相同，用V 或B符号的目的是为了示意是将原信码的“0”变换成“1”码。
4.2.1 数字基带传输的码型设计
码型的分类： 1)
二元码信号的脉冲波形采用两种幅度表示，即高电平(H)和低电平(L) 三元码中，数字基带信号的幅度取值有＋1，0和－1三种不同的电平。
2) 三元码(双二进制码，三进制码）
二元码和三元码
4.2.1 数字基带传输的码型设计
3) 多元码码型具有多种电平的幅度取值，如果以m个比特组成一个字，则对应地有2m 元码的码型 。