现代通信原理第5章数字基带传输系统..
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通信原理第5章-数字基带传输系统
14
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
15
3. 单极性归零波形（RZ）
代码
10
0
Ts
13
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道 信号 形成 器
GT( )
信道 C( )
r(t)
接收
抽样
滤波 器
判决 器
GR( )
同步 提取
cp(t)
抽样判决器：再生数字基带信号，抽样判决器的
输出一般为NRZ码，可能有误码。
误码原因：
1）码间串扰 2）噪声 3）位同步信号相位抖动
9
基带传输不如频带传输应用广泛但对基带 传输的研究仍有意义，因为：
6
数字 基带 信号
信道 信号 形成 器
GT( )
n(t)
信道 C( )
r(t)
接收
抽样
滤波 器
判决 器
GR( )
同步 提取
cp(t)
信道：允许基带信号通过的媒质。通常为有线信道，
如市话电缆、架空明线等。信道的传输特性通常不 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。 在通信系统的分析中，常常把噪 声n(t)等效，集中在信道中引入。
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
15
3. 单极性归零波形（RZ）
代码
10
0
Ts
13
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道 信号 形成 器
GT( )
信道 C( )
r(t)
接收
抽样
滤波 器
判决 器
GR( )
同步 提取
cp(t)
抽样判决器：再生数字基带信号，抽样判决器的
输出一般为NRZ码，可能有误码。
误码原因：
1）码间串扰 2）噪声 3）位同步信号相位抖动
9
基带传输不如频带传输应用广泛但对基带 传输的研究仍有意义，因为：
6
数字 基带 信号
信道 信号 形成 器
GT( )
n(t)
信道 C( )
r(t)
接收
抽样
滤波 器
判决 器
GR( )
同步 提取
cp(t)
信道：允许基带信号通过的媒质。通常为有线信道，
如市话电缆、架空明线等。信道的传输特性通常不 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。 在通信系统的分析中，常常把噪 声n(t)等效，集中在信道中引入。
第五章数字基带传输系统精品PPT课件
用差分波形传送代码可消除设备初始状态的 影响，在相位调制系统中用于解决载波相位模糊 问题。
6.
当多于一个二进制符号对应一个脉冲的时候， 波形统称为多电平波形或多值波形。
例如，若令两个二进制符号00对应+3E，01 对应+E，10对应-E，11对应-3E，则所得波形 为4电平波形，如图 5 -3(f)所示。
信道：允许基带信号通过的媒质。通常 为有线信道， 如市话电缆、架空明线等。 信道的传输特性通常不满足无失真传输 条件，另外还会进入噪声。 在通信系统 的分析中，常常把噪声等效集中在信道 中引入。
接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声， 使输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决器：在传输特性不理想和噪声 的背景下，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，用来恢复与再生基带信号。
由于这种波形的一个脉冲可以代表多个二进 制符号， 故在高数据速率传输系统中，采用这 种信号形式是适宜的。
数字基带信号的数学表示
消息代码的电波形并非一定是矩形的，还 可以是其他形式。但无论采用什么形式的波形， 数字基带信号都可用数学表达式表示。若数字 基带信号中各码元波形相同而取值不同，则可 用
s(t) ang(t nTS)
n
表示。式中，an是第n个信息符号所对应的电平 值（0、1或-1、1等）；Ts为码元间隔(周期)； g(t)为某种脉冲波形。
对于二进制代码序列，若令g1(t)代表 “0”，g2(t)代表“1”，则 g(tnTS)gg12((ttnnTSTS))（ （出 出现 现01） ） 符 符号 号
5.2.2 基带信号的频谱特性
同步 提取
图 5 -1数字基带传输系统
信道信号形成器：基带传输系统的输入是 由终端设备或编码器产生的脉冲序列，它 不一定适合直接在信道中传输。
6.
当多于一个二进制符号对应一个脉冲的时候， 波形统称为多电平波形或多值波形。
例如，若令两个二进制符号00对应+3E，01 对应+E，10对应-E，11对应-3E，则所得波形 为4电平波形，如图 5 -3(f)所示。
信道：允许基带信号通过的媒质。通常 为有线信道， 如市话电缆、架空明线等。 信道的传输特性通常不满足无失真传输 条件，另外还会进入噪声。 在通信系统 的分析中，常常把噪声等效集中在信道 中引入。
接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声， 使输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决器：在传输特性不理想和噪声 的背景下，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，用来恢复与再生基带信号。
由于这种波形的一个脉冲可以代表多个二进 制符号， 故在高数据速率传输系统中，采用这 种信号形式是适宜的。
数字基带信号的数学表示
消息代码的电波形并非一定是矩形的，还 可以是其他形式。但无论采用什么形式的波形， 数字基带信号都可用数学表达式表示。若数字 基带信号中各码元波形相同而取值不同，则可 用
s(t) ang(t nTS)
n
表示。式中，an是第n个信息符号所对应的电平 值（0、1或-1、1等）；Ts为码元间隔(周期)； g(t)为某种脉冲波形。
对于二进制代码序列，若令g1(t)代表 “0”，g2(t)代表“1”，则 g(tnTS)gg12((ttnnTSTS))（ （出 出现 现01） ） 符 符号 号
5.2.2 基带信号的频谱特性
同步 提取
图 5 -1数字基带传输系统
信道信号形成器：基带传输系统的输入是 由终端设备或编码器产生的脉冲序列，它 不一定适合直接在信道中传输。
通信原理 第五版 第5章 数字基带传输
当p=1/2 ，得双极性NRZ信号的功率谱密度为
PS ( ) f b p(1 p) G1 (f ) G2 (f )
m 2
fb pG1 (mf b ) (1 p )G2 (mf b ) (f mf b )
PS ( )
Tb / 4
2
PS ( ) Tb Sa ( fTb )
4. Manchester码 －－又称双相码、分相码。是对每个二进制代码分别利用两个 具有2个不同相位的二进制新码去取代的码。 1B2B 编码规则： 1 → 1 0 (π相位的一个周期方波) 0 → 0 1 ( 0 相位的一个周期方波)
特点：1）无直流分量； 2）连0串最多为2个； 3）只使用两个电平； 4）编、解码简单； 5）占用带宽宽； 6）含足够的定时信息。
G2(f)
g2(t)
(1) 由g1(t)、g2(t) 、p及Tb 就可确定随机脉冲序列功率谱了；
(2) 随机脉冲序列功率谱包括两部分：连续谱和离散谱。
连续谱→确定带宽；离散谱→确定是否能直接提取码元同步信息; (3) 连续谱始终存在[g1(t) ≠ g2(t)]；
离散谱不一定存在，例：双极性、等概； (4) 上述公式并未约束g1(t) 、 g2(t)波形。有、无某个波形；三角 波、升余弦波；也可以不是基带波形，而是数字调制波形。 ---上述分析方法同样可确定调制波形的功率谱密度。
举例： 输入码字
0 9 16 31
正模式
010111 010011 011101 111010
负模式
101000 010011 100010 000101
补充作业： 1、设二进制序列为110010001110，试画出单极性归 零码， 差分码，八电平码，和CMI码波形； 2、设二进制序列为1000000000101写出AMI码和HDB3码。
数字基带传输系统PPT课件(通信原理)
,最高频带利
设系统频带为W (赫), 则该系统无码间 干扰时的最高传输速率为2W (波特)
21
当H(ω)的定义区间超过
时,满足
奈奎斯特第一准则的H(ω)不只有单一的解.
22
将
圆滑处理(滚降),只要
对W1呈奇对称,则 一准则.
满足奈奎斯特第
滚降因数
23
按余弦滚降的 表示为
当α=1时, 带宽比α=0加宽一倍, 此时,频带利用率为1B/Hz 24
译码:V是表示破坏极性交替规律的传号,V是破坏点,译码时,找 到破坏点,断定V及前3个符号必是连0符号,从而恢复4个连0码, 再将-1变成+1,便得到消息代码.
13
5.3 基带脉冲传输与码间干扰
基带系统模型
d(t)
GT（ω）
C（ω） s(t)
发送滤波器 传输信道
发送滤波器输入
r(t)
+ GR（ω）
破坏极性交替
AMI码含有冗余信息，
规律
具有检错能力。
缺点 与信源统计特性有关，功率谱形状 随传号率（出现“1”的概率）而变化。
出现连“0”时，长时间不出现电平 跳变，定时提取困难。
11
归一化功率谱
P=0.5 P=0.4
HDB3 AMI
1
fT
能量集中在频率为1/2码速处,位定时频率(即码速频率)分量 为0,但只要将基带信号经全波整流变为二元归零码,即可得 12 位定时信号.
第k个接收 基本波形
17
码间干扰
随机干扰
5.4 无码间干扰的基带传输特性
基带传输特性
识别
h(t) 为系统
的冲激响应
18
当无码间干扰时, 对h(t)在kTs抽样,有:
现代通信原理第5章数字基带传输系统..
4T
5T
6T
7T
t
图5-4 双极性归零码NZ
以上四种码型是最简单的二元码，它们有丰富的低 频乃至直流分量，不能用于有交流耦合的传输信道。另 外，当信息中出现长1串或长0串时，不归零码呈现连续 的固定电平，没有电平跃变，也就没有定时信息。这些 码型还存在的另一个问题是，信息1与0分别对应两个传 输电平，相邻信号之间取值独立，相互之间没有制约， 所以不具有检测错误的能力。由于以上这些原因，这些 码型通常只用于设备内部和近距离的传输。
2
2
（5-4） 式中， f s 1 / Ts ,V1 ( f ), V2 ( f ) 分别是 v1 (t ) 与v2 (t ) 的傅里叶变 换。
由式（5-4）可以看出， s (t ) 的功率谱包含两个部分，第一 部分由有冲激函数 ( f mf s ) ，所以为离散谱；第二部分由V1 ( f ) 和 V2 ( f ) 构成，为连续谱。 数字基带信号的功率谱密度对于数字基带传输系统的设 计具有非常重要的作用，系统可根据功率谱密度中的连续谱 确定数字基带信号的带宽。根据离散谱可以确定随机序列是 否包含直流分量（m 0 ）及定时分量（ m 1）。
s s
若 g (t )是 幅 度 为 1 、 占 空 比 为 50% 的 归 零 矩 形 脉 冲 ， fTs 。 则 G( f ) Ts Sa
2 2
式（5-5）的离散谱中，当 m 0 时，G(mfs ) Ts Sa(0) 0，因 此离散谱中有直流分量；当 m 为奇数时，G (mf s ) Ts Sa( m ) 0， 2 2 尤其当m 1时， G( f s ) 0 。因而该信号包含离散的定时分量； Ts m 当 为偶数时， G (mf s ) Sa( 。 )0 m
通信原理_第五章数字基带传输系统
“01”； • “0”——码元间隔中点不跳变，相邻码元边
界亦无跳变，当连0时，以“11”，“00”交替 表示，但跳变在两码元交界时刻.
例: 信息码:1 1 0 1 0 0 1 0 密勒码:01 10 00 01 11 00 01 11
特点： 该码元占用频带较窄。
➢5.CMI码（信号反转码） 编码规则： • “1”——用“11”，“00”交替表示 • “0”——用“01”表示 • 特点：有丰富定时信息
➢ 3.可以在电缆等无接地线上传输。
3. 单极性归零波形 设消息代码由“0”和“1”组成，表示规则 为： “0”——无脉冲， “1”—1 —0有脉1 冲。0 0 1 1
+E 0
主要优点是可以直接提取同步信号。
4. 设消息代码由“0”和“1”组成，表示规则为： “0”——负脉冲， “1“——正脉冲。
s(t) sn (t) n
课堂练习 设二进制符号序列为
101110010001110，画出它所对应的单极 性、双极性、单极性归零、双极性归零、 二进制差分及八电平的波形。
5.2.2
数字基带信号是随机的脉冲序列， 没有确定的频谱函数， 所以只能用功率 谱来描述它的频谱特性。
二进制随机脉冲序列s(t)表示为
信息码：1 1 0 1 0 0 1 0 双相码：10 10 01 10 01 01 10 01
码型优点： ➢(1) 适合于低频响应不良的信道。 ➢(2) 每比特都含有位同步信息。
➢（3）有比特纠错能力，第一子码为信息 位，第二子码为校验位。
缺点：子码速率高，高出比特率2倍，占用 频带宽。
➢4.密勒码（Miller） 是对Manchester码的改进. 编码规则： • “1”——码元间隔中点跳变，如“10”或
界亦无跳变，当连0时，以“11”，“00”交替 表示，但跳变在两码元交界时刻.
例: 信息码:1 1 0 1 0 0 1 0 密勒码:01 10 00 01 11 00 01 11
特点： 该码元占用频带较窄。
➢5.CMI码（信号反转码） 编码规则： • “1”——用“11”，“00”交替表示 • “0”——用“01”表示 • 特点：有丰富定时信息
➢ 3.可以在电缆等无接地线上传输。
3. 单极性归零波形 设消息代码由“0”和“1”组成，表示规则 为： “0”——无脉冲， “1”—1 —0有脉1 冲。0 0 1 1
+E 0
主要优点是可以直接提取同步信号。
4. 设消息代码由“0”和“1”组成，表示规则为： “0”——负脉冲， “1“——正脉冲。
s(t) sn (t) n
课堂练习 设二进制符号序列为
101110010001110，画出它所对应的单极 性、双极性、单极性归零、双极性归零、 二进制差分及八电平的波形。
5.2.2
数字基带信号是随机的脉冲序列， 没有确定的频谱函数， 所以只能用功率 谱来描述它的频谱特性。
二进制随机脉冲序列s(t)表示为
信息码：1 1 0 1 0 0 1 0 双相码：10 10 01 10 01 01 10 01
码型优点： ➢(1) 适合于低频响应不良的信道。 ➢(2) 每比特都含有位同步信息。
➢（3）有比特纠错能力，第一子码为信息 位，第二子码为校验位。
缺点：子码速率高，高出比特率2倍，占用 频带宽。
➢4.密勒码（Miller） 是对Manchester码的改进. 编码规则： • “1”——码元间隔中点跳变，如“10”或
现代通信技术-数字基带传输系统简介
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经过载波调制后，频谱搬移到了高频载波的数字
信号，称为数字频带信号。
03.数字基带传输系统
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。
基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤滤 器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还 应有同步系统。
03.数字基带传输系统
基带脉冲 输入 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 同步 提取 抽样 判决器 基带脉冲 输出
噪声
近程数据 通信系统中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ泛 采用 基带传输中 包含带通传输的许 多基本问题
研究数字基 带传输系统 的原因
基带传输方 式也有迅速发展的 趋势
任何一个线性调制 的带通传输系统，均可等 效为一个基带传输系统来 研究
《现代通信技术》课程
数字基带 传输系统简介
目录
01
02
数字基带信号 数字频带信号 数字基带传输系统
03
01.数字基带信号
数字基带信号
——未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或 很低频率开始的。
02.数字频带信号
大多数信道，如各种无线信道和光信道，数字基带信号必 须经过载波调制，把频谱搬移到高载处才能在信道中传输。
通信技术专业教学资源库 南京信息职业技术学院
谢谢
主讲： 孙玥
第五章数字基带传输系统ppt课件
《通信原理课件》
5、Miller
编码规则 密勒码又称延迟调制码，它是双相码的一种变形。
编码规则如下：“1”码用“10”或“01”表示。“0”码分两种 情形处理：对于单个“0”时，用“11”或“00”表示。要求在 码元持续时间内不出现跃变，且与相邻码元的边界处也不跃 变；对于连“0”时，用“00”与“11”交替。要求在两个“0” 码的边界处出现跃变。
《通信原理课件》
❖ 特点：
1) B 码和 V 码各自都应始终保持极性交替变化的规律，以 确保编好的码中没有直流成分；
2) V 码必须与前一个非零符号码（信码B）同极性，以便 和正常的 AMI 码区分开来。如果这个条件得不到满足，那么 应该将四连“0”码的第一个“0”码变换成与V 码同极性的补信 码，用符号 B'表示，并做调整，使 B 码和 B'码合起来保持条 件①中信码（含B 及 B'）极性交替变换的规律。
+0
-0
+-
+-
《通信原理课件》
4、Manchester双相码 • 编码规则 Manchester码又称双相码双相码。它的特点
是每个码元用两个连续极性相反的脉冲来表示。
例： 1 1 0 0 1 0 1
10 10 01 01 10 01 10
• 特点：1) 仅两电平
2) 有足够的定时信息；无直流；编码简单 3) 缺点：频带利用率低
图5-12 Heq(ω)的物理含义
《通信原理课件》
图5-13 理想低通系统 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
5.4.5无码间串扰的滚降系统
考虑到理想冲激响应h(t)的尾巴衰减慢的原因是系统的 频率截止特性过于陡峭，这启发我们可以按图5-14所示的 构造思想去设计H(ω)特性，只要图中Y(ω)的具有对BN呈 奇对称的幅度特性，则H(ω)就能满足要求。这种设计也 可看成是理想低通特性按奇对称条件进行理课件》
5、Miller
编码规则 密勒码又称延迟调制码，它是双相码的一种变形。
编码规则如下：“1”码用“10”或“01”表示。“0”码分两种 情形处理：对于单个“0”时，用“11”或“00”表示。要求在 码元持续时间内不出现跃变，且与相邻码元的边界处也不跃 变；对于连“0”时，用“00”与“11”交替。要求在两个“0” 码的边界处出现跃变。
《通信原理课件》
❖ 特点：
1) B 码和 V 码各自都应始终保持极性交替变化的规律，以 确保编好的码中没有直流成分；
2) V 码必须与前一个非零符号码（信码B）同极性，以便 和正常的 AMI 码区分开来。如果这个条件得不到满足，那么 应该将四连“0”码的第一个“0”码变换成与V 码同极性的补信 码，用符号 B'表示，并做调整，使 B 码和 B'码合起来保持条 件①中信码（含B 及 B'）极性交替变换的规律。
+0
-0
+-
+-
《通信原理课件》
4、Manchester双相码 • 编码规则 Manchester码又称双相码双相码。它的特点
是每个码元用两个连续极性相反的脉冲来表示。
例： 1 1 0 0 1 0 1
10 10 01 01 10 01 10
• 特点：1) 仅两电平
2) 有足够的定时信息；无直流；编码简单 3) 缺点：频带利用率低
图5-12 Heq(ω)的物理含义
《通信原理课件》
图5-13 理想低通系统 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
5.4.5无码间串扰的滚降系统
考虑到理想冲激响应h(t)的尾巴衰减慢的原因是系统的 频率截止特性过于陡峭，这启发我们可以按图5-14所示的 构造思想去设计H(ω)特性，只要图中Y(ω)的具有对BN呈 奇对称的幅度特性，则H(ω)就能满足要求。这种设计也 可看成是理想低通特性按奇对称条件进行理课件》
第5章数字基带传输系统PPT课件
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T
t
图5-4 双极性归零码NZ
以上四种码型是最简单的二元码，它们有丰富的低 频乃至直流分量，不能用于有交流耦合的传输信道。另 外，当信息中出现长1串或长0串时，不归零码呈现连续 的固定电平，没有电平跃变，也就没有定时信息。这些 码型还存在的另一个问题是，信息1与0分别对应两个传 输电平，相邻信号之间取值独立，相互之间没有制约， 所以不具有检测错误的能力。由于以上这些原因，这些 码型通常只用于设备内部和近距离的传输。
1 1 1 0 1 0 1
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T
t
图5-3 单极性归零码NZ
(4) 双极性归零码RZ
用正极性的归零码和负极性的归零码分别表示1和0。 这种码兼有双极性和归零的特点。虽然它的幅度取值存 在三种电平，但是它用脉冲的正负极性表示两种信息， 因此通常仍归入二元码。
1 1 1 0 1 0 1
由数字基带信号的模型可见，数字基带信号通常是 一个平稳随机过程。 要在数字基带系统中传输它，必须 了解它所占的频带宽度、所包含的频谱分量，才能确定 信号频谱与传输信道特性是否匹配，以及能否从信号中 提取定时分量。
按照式（5-1）和式（5-2）所给出的基带信号模
型，若基带信号s(t)的相关函数表示为
第5章 数字基带传输系统
5.1 数字基带信号 5.2 码型变换 5.3 数字基带信号传输与码间干扰 5.4 无码间干扰数字基带传输系统的误码特性 5.5 眼图 5.6
5.1 数字基带信号
数字通信系统是以数字信号为载体传输信息。而数 字信号可以是模拟信号经数字化处理后而形成的脉冲 编码信号，也可能是来自计算机、传真机等数据终端 设备的信号。数字基带信号的特点是信号频带通常从 直流和低频开始并且未经载波调制。
通信原理 第5章 数字基带传输系统
－－（反之亦可）
1010 011 +E
-E
特点：波形在形式上与单极性或双极性波形相同，但代表的信
息符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变
化有关。
应用：收发端码元极性完全相反，也能正确判断。－－解决
元的起止时刻）,但信号能量减小。 ④ 抗噪性能好。 ⑤ 无需一端接地。 ⑥发送能量较小。 ⑦在信道上占用频带较宽。
2020/11/17
通信原理
12
第5章 数字基带传输系统
5、差分波形(相对码波形) ---利用相邻码元的电平变化传递信息。
规则： 遇“1”相邻码元电平变化； 遇“0”相邻码元电平不变化。
2020/11/17
通信原理
8
第5章 数字基带传输系统
1、单极性非归零波形(NRZ)
单极性：基带信号的“0，
正”电平分别与二进制符 +E
号0，1一一对应。
0
10100110
非归零（NRZ）：是指脉冲宽度与码元宽度相等（τ=Tb）。 特点：
① 有直流分量和低频分量。在有些信道中不易传输。 ② 波形之间无间隔，易产生码间干扰。 ③ 不能直接提取同步信息。 ④ 抗噪性能差：判决门限不能稳定在最佳电平。 ⑤ 需信道一端接地。
满足或部分满足以上特性的传输码型种类很多，下面将介绍 目前常用的几种。
2020/11/17
通信原理
7
第5章 数字基带传输系统
5.2.2 数字基带信号的常用码型
数字基带信号----消息代码的电波形。 设：消息代码由二进制符号0、1组成。
例：消息代码 电波形
101 1001
Tb
码元宽度
Tb—码元长度、码元间隔、码元持续时间。 注：电波形不一定是方波，如：三角波、···。所以数字基带 信号的类型举不胜举。以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型。
1010 011 +E
-E
特点：波形在形式上与单极性或双极性波形相同，但代表的信
息符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变
化有关。
应用：收发端码元极性完全相反，也能正确判断。－－解决
元的起止时刻）,但信号能量减小。 ④ 抗噪性能好。 ⑤ 无需一端接地。 ⑥发送能量较小。 ⑦在信道上占用频带较宽。
2020/11/17
通信原理
12
第5章 数字基带传输系统
5、差分波形(相对码波形) ---利用相邻码元的电平变化传递信息。
规则： 遇“1”相邻码元电平变化； 遇“0”相邻码元电平不变化。
2020/11/17
通信原理
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第5章 数字基带传输系统
1、单极性非归零波形(NRZ)
单极性：基带信号的“0，
正”电平分别与二进制符 +E
号0，1一一对应。
0
10100110
非归零（NRZ）：是指脉冲宽度与码元宽度相等（τ=Tb）。 特点：
① 有直流分量和低频分量。在有些信道中不易传输。 ② 波形之间无间隔，易产生码间干扰。 ③ 不能直接提取同步信息。 ④ 抗噪性能差：判决门限不能稳定在最佳电平。 ⑤ 需信道一端接地。
满足或部分满足以上特性的传输码型种类很多，下面将介绍 目前常用的几种。
2020/11/17
通信原理
7
第5章 数字基带传输系统
5.2.2 数字基带信号的常用码型
数字基带信号----消息代码的电波形。 设：消息代码由二进制符号0、1组成。
例：消息代码 电波形
101 1001
Tb
码元宽度
Tb—码元长度、码元间隔、码元持续时间。 注：电波形不一定是方波，如：三角波、···。所以数字基带 信号的类型举不胜举。以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型。
《数字通信原理》第5章 数字基带传输系统2
数字基带传输系统：利用数字基带信号传输信息的系统。
若将频谱搬移的调制与解调电路部份看作广义信道的一部分， 则任何的一个数字通信系统都是数字基带传输系统。
数字基带传输系统的应用：
短距离的数据传输；
计算机局域网的构建。
数字基带传输系统的特点：
简单、经济、易于实现；
一般只限于有线传输的应用场景。
5.2 基带传输系统的基本模型
取代节的编码方式，每个取代节占3＋1个脉冲的时间宽度， 取代节的形式：
B00V，或000V 其中：B脉冲符合极性交替的规律；
V脉冲破坏极性交替的规律（以便接收端识别） V脉冲所在的位置称为“破坏点” 译码方法：未遇到取代节，按AMI码译码；
每遇到一个取代节，用3＋1个连“0”替代之。
常用的线路码型(续)
常用的线路码型(续)
第5章 数字基带传输系统
曼彻斯特码(数字双相码)
曼彻斯特码的特点：码元中间出现跳变，易于提取时钟信号。
曼彻斯特码的编码方法：
0 1 10 0 10 1
时钟信号
t
单极性不归零码
t
时时时时时时时时
时时时时时时时
t
时时时时 时时时时
t 曼彻斯特码
（a）曼彻斯特码的生成方法
5.4 基带信号的功率谱
nT
)
取傅氏变换：
N ( f )
b N
N n
g1(t nTs ) g2 (t nTs )
e j2 ft dt
b e N
2 nTs f
nN n
G1( f ) G2 ( f )
G1( f )
g1
(t
)e
j
2
ft
dt
G2 ( f )
第5章数字基带传输系统精品PPT课件
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5.1 数字基带传输概述
基带系统 各点波形
示意图
a
1011001
b
c
d
e
f
g
1
11
0
000
4
5.2 数字基带信号及其频谱特性
5.2.1 数字基带信号
数字基带信号是指消息代码的电波形，它的类型有很多，常 见的有：
❖ 矩形脉冲 ❖ 三角波 ❖ 高斯脉冲 ❖ 升余弦脉冲 最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换，下面 就以矩形脉冲为例介绍几种最常见的基带信号波形：
数字基带信号是随机的脉冲序列，没有确定的频谱函数， 所以只能用功率谱来描述它的频谱特性。
通过功率谱分析，我们需要了解： ❖ 信号占据的频带宽度； ❖ 是否含有直流分量； ❖ 是否含有位定时分量； 由此为信号选择合适的信道或为信道选择合适的信号形式。
7
5.2.2பைடு நூலகம்基带信号的频谱特性
设二进制信号中“0”和“1”的波形分别为g1(t)和g2(t)，任一码 元间隔Ts内 “0”和“1”的出现概率分别为P和(1P)，且相互独立:
a
信道信号 形成器
GT(ω) c
信道
n(t)
接收
抽样
滤波器
d GR(ω)
e 判决器
同步
f
提取
基带脉冲 输出
g
❖信道信号形成器：产生适合于信道传输的基带信号； ❖信道：允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道； ❖接收滤波器：接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰； ❖同步提取：提取位定时脉冲，以进行抽样判决； ❖抽样判决器：噪声背景下用来判定与再生基带信号；
un(t)=sn(t)-vn(t)= = g2 ((1t--P n)T sg)1-(tP -gn1T (ts-)n -T gs2)(t--(1 n-TP s))g ,以 2(t概 -n率 TsP ) =-Pg1(t-nTs)-g2(t-nTs),以 概 率 1-P
北京邮电大学-《通信原理》辅导-数字基带传输系统
第五章数字基带传输系统基本概念5.1数字基带传输系统5.1.1 利用基带信号传输离散消息的系统称为数字基带传输系统。
二元数字基带传输系统传送二元消息（，），是最简单的数字基带传输系统。
数字基10带传输系统框图如下：S 信道信号形成器将其输入数字信号变换为适合在基带信道中传输的信号，称为信道信号。
接收滤波器滤除噪声，通过信号，抽样判决器对信号码元抽样，根据抽样结果判决输出离散消息。
抽样判决器是数字传输系统的特点。
为了正常抽样，在接收端需要有与发端同步的抽样脉冲。
通常，收端的同步抽样脉冲需要从接收的信号中提取。
数字基带信号及其频谱特性5.1.2 输出干扰图5—1以上是几种基带脉冲信号波形的示意图-E- ca bde f由组成的序列表示信息，即为传送的对象。
我们用基带信号传送此信息，基带信号可表示为： 它是一随机过程，其唯一随机参数是；可求 得其数学期望为：称作的稳态分量，表为，不难证明：是周期为的周期函数；称为 的交变分量，显然它是均值为零的随机过程。
设序列中不同码元统计独立，则 可求得的功率谱密度为：令 a n 表示第n 个二进制信息码元,取值为0,1 ,取0的概率为, P a n = 0P ; 则取1的概率为, P a n = 1P ; 信息码元与对应的基带信号的关系为: 0 g 1t , 1 g 2t ;a n .....a -n a -n -1....a -1a 0a 1......a n -1a n a n +1.....g 1t , g 2t S t ∞∑n = -∞[1-a n g 1t - nT s + a n g 2 t - nT s a n E [S t ] = ∞∑n = -∞[P g 1t - nT s + 1- P g 2 t - nT s S t v t v t u t S t - v t S tS t a k , a j ( k ≠ j )T s随机脉冲序列的功率谱密度包括两部 分：由交变波的连续谱及由稳态波的离散谱组成。
通信原理第五章 数字信号的基带传输
2
35
接收滤波器输出信号 r(t) d (t) h(t) nR (t) anh(t nTS ) nR (t) n
式中，nR(t)是加性噪声n(t)经过接收滤波器后输出的噪声
抽样判决：
例：第k个码元 ak 的取值，在t = kTs + t0 时刻上对r(t)进行抽样，
确定r(t)在该样点上的值。由上式得
连续谱反映信号中的交变部分，总是存在。 离散谱反映的是数字基带信号中的周期成分，实际中可能存在也 可能不存在，离散谱信息对提取位同步信号很重要。
26
27
28
pow er density 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
1.2
NRZ
1 0.8 0.6 0.4 0.2
可归述为：一个实际的H()特性若能等效成一个理
想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰。
47
无码间串扰的基带系统频域传输函数应满足的条件：
i
H (
2i
Ts
)
Ts
,
抽 样 基带脉冲 判决器 输出
噪声
同步 提取
信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变
换成适宜于信道传输的基带信号波形。
信道：信道的传输特性不满足无失真传输条件，引起
传输波形的失真。引入噪声。
接收滤波器：接收信号，滤除信道噪声，对信道特性
进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，
40
奈奎斯特第一准则
如果信号经过传输后波形发生了变化，但只要在 其特定点的抽样值保持不变，那么用抽样判决的方 式，仍然可以无失真的恢复原始代码，因为信息完 全携带在幅度上。（抽样值无失真准则）
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接收滤波器输出信号 r(t) d (t) h(t) nR (t) anh(t nTS ) nR (t) n
式中，nR(t)是加性噪声n(t)经过接收滤波器后输出的噪声
抽样判决：
例：第k个码元 ak 的取值，在t = kTs + t0 时刻上对r(t)进行抽样，
确定r(t)在该样点上的值。由上式得
连续谱反映信号中的交变部分，总是存在。 离散谱反映的是数字基带信号中的周期成分，实际中可能存在也 可能不存在，离散谱信息对提取位同步信号很重要。
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pow er density 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
1.2
NRZ
1 0.8 0.6 0.4 0.2
可归述为：一个实际的H()特性若能等效成一个理
想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰。
47
无码间串扰的基带系统频域传输函数应满足的条件：
i
H (
2i
Ts
)
Ts
,
抽 样 基带脉冲 判决器 输出
噪声
同步 提取
信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变
换成适宜于信道传输的基带信号波形。
信道：信道的传输特性不满足无失真传输条件，引起
传输波形的失真。引入噪声。
接收滤波器：接收信号，滤除信道噪声，对信道特性
进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，
40
奈奎斯特第一准则
如果信号经过传输后波形发生了变化，但只要在 其特定点的抽样值保持不变，那么用抽样判决的方 式，仍然可以无失真的恢复原始代码，因为信息完 全携带在幅度上。（抽样值无失真准则）
第5章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)
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，这一点将在第11章中详细讨论。 图 5 - 2 给出了图 5 - 1 所示基带系统的各点波形示意图 。
第5章 数字基带传输系统
图5-2 基带系统个点波形示意图
第5章 数字基带传输系统
其中， (a) 是输入的基带信号，这是最常见的单极性非归 零信号；(b)是进行码型变换后的波形； (c)对(a)而言进行了码 型及波形的变换，是一种适合在信道中传输的波形； (d)是信 道输出信号，显然由于信道频率特性不理想，波形发生失真 并叠加了噪声；(e)为接收滤波器输出波形, 与(d)相比，失真和 噪声减弱；(f)是位定时同步脉冲; (g)为恢复的信息，其中第4 个码元发生误码，误码的原因之一是信道加性噪声，之二是 传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想引起 的波形延迟、展宽、拖尾等畸变，使码元之间相互串扰。此 时，实际抽样判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该 码元抽样时刻的串扰值及噪声。显然，接收端能否正确恢复 信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰， 这两点也 正是本章讨论的重点。
由于v(t)是以Ts为周期的周期信号，故
v(t )
可以展成傅氏级数 式中
n
Pg (t nT ) (1 P) g
1 s
2
(t nTs )
(5.2 - 11)
v(t )
m
C
TS / 2
m
e
j 2mf s t
1 Cm Ts
TS / 2
第5章 数字基带传输系统
第5章 数字基带传输系统
5.1 数字基带传输概述
5.2 数字基带信号及其频谱特性
现代通信原理与技术第05章数字基带传输系统
1
1 t
u(t)
则
t
则s(t)的功率谱密度为：
（连续谱） （离散谱） （连续谱） （直流分量） （谐波分量） 随机脉冲序列的功率谱密度 可能包括两个部分： 连续谱分量 和离散谱分量 ；其中连续谱 分量总是存在的，而离散谱分量在某些特殊情况下不 存在或某些离散谱分量不存在。
5.2 数字基带信号及其频谱特性
信号；若通信信道的传递函数为低通型的， 则称此信道为基带信道； 如同轴电缆、双绞 线有线信道。数字基带信号通过基带信号传 输称此传输系统为数字基带传输系统。 实际工程中有此系统，数字基带系统中的许 多概念，结论可应用于数字已调系统。包括 了正弦载波的数字调制器及解调器的数字通 信系统称为频带传输系统。
5.3 基带传输的常用码型
二进制代码 00 01 + 模式 -+ 0+ - 模式 -+ 0-
10
11
+0
+-
-0
+-
4. Manchester码（绝对双相码（曼彻斯特）： 编码规则之一：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用 “10”两位码表示。
5.3 基带传输的常用码型
Manchester码只使用两个电平，编码过程简单，能够提 供足够的定时分量，且没有直流漂移；但它的带宽要宽些。 推广：差分双相码 先将输入的NRZ波形变换成差分波形，再进行绝对双相 码编码即可得到本地局域网中常用的差分双相码。
编码规则： （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，则将第四个“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，同时要满足（2），否则，将四连“0”用 “B00V”取代，+B或-B称为补偿点,B符号的极性与前一非0 符号的极性相反，V的极性与B相同； （4）、出现B—V符号对后，令后面的非0符号重新开始变 号，方法是与前一个B的符号相反，以保证相邻的同极性符 号最多只能有两个。
通信原理课件-第05章 数字基带传输系统 168页 4.9M PPT版
• 对离散谱，一般情况下，也总存在，但 若g1(t),g2(t)是双极性的脉冲，且波形出现 的概率相同，此时没有离散谱。
5.3 基带传输的常用码型
• 码型——数字基带信号可以以不同形式的电脉 冲出现，电脉冲的存在形式称为码型。
• 码型编码——通常把数字信号的电脉冲表示过 程称为码型编码或码型变换，由码型还原为原 来数字信号的过程称为码型译码。
单极性码
双极性归零码
双极性码
差分码
单极性归零码
多元码
• 实际中，组成基带信号的单个码元并非一定是 矩形，根据实际的需要，还可有多种多样的形 式，如升余弦脉冲、高斯型脉冲等
• 数字信号的表示
• 若令g1(t)对应于二进制符号的“0” • g2(t)对应于二进制符号的“1” • 码元的间隔为Ts，则基带信号可以表示为：
• 2、HDB3 码
• 可看作是AMI码的一种改进型。使用这 种码型的目的是解决信息码中出现连“0” 串时所带来的问题。
• 编码规则：
• 先检查消息代码的连0串情况，当没有4 个或4个以上连0串时，则按照AMI码的 编码规则对消息代码进行编码；
•当出现4个或4个以上连0串时，则将每4个连0小段 的第4个0变换成与前一个非0符号（+1或-1）同极性 的符号，这个符号称之为破坏符号，用V表示，为了 使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成 的
• 4、双相码（曼彻斯特码） • 是对每个二进制代码分别利用两个具有2个不
同相位的二进制新码去取代的码。 • 编码规则： • 0---01（0相位的一个周期的方波） • 1---10（π相位的一个周期的方波） • 例如
• 该码的带宽比较宽
• 5、Miller(密勒）码（延迟调制码） • 是双相码的一种变形
5.3 基带传输的常用码型
• 码型——数字基带信号可以以不同形式的电脉 冲出现，电脉冲的存在形式称为码型。
• 码型编码——通常把数字信号的电脉冲表示过 程称为码型编码或码型变换，由码型还原为原 来数字信号的过程称为码型译码。
单极性码
双极性归零码
双极性码
差分码
单极性归零码
多元码
• 实际中，组成基带信号的单个码元并非一定是 矩形，根据实际的需要，还可有多种多样的形 式，如升余弦脉冲、高斯型脉冲等
• 数字信号的表示
• 若令g1(t)对应于二进制符号的“0” • g2(t)对应于二进制符号的“1” • 码元的间隔为Ts，则基带信号可以表示为：
• 2、HDB3 码
• 可看作是AMI码的一种改进型。使用这 种码型的目的是解决信息码中出现连“0” 串时所带来的问题。
• 编码规则：
• 先检查消息代码的连0串情况，当没有4 个或4个以上连0串时，则按照AMI码的 编码规则对消息代码进行编码；
•当出现4个或4个以上连0串时，则将每4个连0小段 的第4个0变换成与前一个非0符号（+1或-1）同极性 的符号，这个符号称之为破坏符号，用V表示，为了 使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成 的
• 4、双相码（曼彻斯特码） • 是对每个二进制代码分别利用两个具有2个不
同相位的二进制新码去取代的码。 • 编码规则： • 0---01（0相位的一个周期的方波） • 1---10（π相位的一个周期的方波） • 例如
• 该码的带宽比较宽
• 5、Miller(密勒）码（延迟调制码） • 是双相码的一种变形
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1 1 1 0 1 0 1
0
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-1 单极性不归零码NRZ
(2) 双极性不归零码NRZ
用正电平和负电平分别表示1和0，在整个码元期间 电平保持不变。双极性码在1、0等概率出现时无直流成 分，可以在电缆等无接地的传输线上传输，因此得到了 较多的应用。
1 1 1 0 1 0 1
s(t )
n -∞
∞
sn (t nTs )
（5-1）
式中，sn (t ) 是第 n 个符号所对应的波形。对于二进制数 p ，“0”出现的概率为 1 p 字基带信号，若“1”出现的概率为 则第 n 个符号对应的波形可以表示为
v1 (t nTs ), p sn (t nTs ) v2 (t nTs ), 1 p
5.1.1 数字基带信号的波形
（1）单极性不归零码NRZ
用高电平和低电平（常为零电平）两种取值分别表 示二进制码1和0，在整个码元期间电平保持不变，此种 码通常记作NRZ（不归零）码。这是一种最简单最常用 的码型。很多终端设备输出的都是这种码，因为一般终 端设备都有一端是固定的0电位，因此输出单极性码最为 方便。
第5章 数字基带传输系统
5.1 5.2 5.3 数字基带信号 码型变换
数字基带信号传输与码间干扰
5.4 无码间干扰数字基带传输系统的误码特性
5.5
眼图
5.6 时域均衡
5.1 数字基带信号
数字通信系统是以数字信号为载体传输信息。而 数字信号可以是模拟信号经数字化处理后而形成的脉 冲编码信号，也可能是来自计算机、传真机等数据终 端设备的信号。数字基带信号的特点是信号频带通常 从直流和低频开始并且未经载波调制。 在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的 情况下，数字基带信号可以直接传输，这种传输方式 称为数字信号的基带传输。由于大多数实际信道都是 带通型的，因此必须先用数字基带信号对载波进行调 制，形成数字调制信号后再进行传输，这种传输方式 称为数字信号的调制传输（或频带传输）。
1 1 1 0 1 0 1
参考电平
0
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-5 双极性传号差分码
1
1
1
0
1
0
1
参考电平
0
Ts
2Ts
3Ts
4Ts
5Ts
6Ts
7Ts
t
图5-6 双极性空号差分码
5.1.2 数字基带信号的模型 数字基带信号的模型通常采用随机过程表示。若 码元宽度是Ts，则数字基带信号可表示成
2
2
（5-4） 式中， f s 1 / Ts ,V1 ( f ), V2 ( f ) 分别是 v1 (t ) 与v2 (t ) 的傅里叶变 换。
由式（5-4）可以看出， s (t ) 的功率谱包含两个部分，第一 部分由有冲激函数 ( f mf s ) ，所以为离散谱；第二部分由V1 ( f ) 和 V2 ( f ) 构成，为连续谱。 数字基带信号的功率谱密度对于数字基带传输系统的设 计具有非常重要的作用，系统可根据功率谱密度中的连续谱 确定数字基带信号的带宽。根据离散谱可以确定随机序列是 否包含直流分量（m 0 ）及定时分量（ m 1）。
4T
5T
6T
7T
t
图5-4 双极性归零码NZ
以上四种码型是最简单的二元码，它们有丰富的低 频乃至直流分量，不能用于有交流耦合的传输信道。另 外，当信息中出现长1串或长0串时，不归零码呈现连续 的固定电平，没有电平跃变，也就没有定时信息。这些 码型还存在的另一个问题是，信息1与0分别对应两个传 输电平，相邻信号之间取值独立，相互之间没有制约， 所以不具有检测错误的能力。由于以上这些原因，这些 码型通常只用于设备内部和近距离的传输。
Rs ( ) Es(t )s(t )
则 s (t ) 的双边功率谱 Ps ( f ) 为
（5-3）
Ps ( f )
j 2f R ( ) e d s
m
f s PV1 (mf s ) (1 P)V2 (mf s ) ( f mf s ) f s P(1 P) V1 ( f ) V2 ( f )
0
T
2T 3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-2 双极性不归零码NRZ
(3)单极性归零码RZ 常记作RZ（归零）码。与单极性不归零码不同，RZ 码发送1时高电平在整个码元期间T内只持续一段时间， 在其余时间则返回到零电平，发送0时用零电平表示。T 称为占空比，通常使用半占空码。单极性归零码可以直 接提取到定时信号，它是其它码型提取位定时信号时需 要采用的一种过渡码型。
0
1
0
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-3 单极性归零码NZ
(4) 双极性归零码RZ
用正极性的归零码和负极性的归零码分别表示1和0。 这种码兼有双极性和归零的特点。虽然它的幅度取值存 在三种电平，但是它用脉冲的正负极性表示两种信息， 因此通常仍归入二元码。
1
1
1
0
1
0
1
0
T
2T 3T
（5-2）
5.1.3
数字基带信号的功率谱密度
由数字基带信号的模型可见，数字基带信号通常是 一个平稳随机过程。 要在数字基带系统中传输它，必须 了解它所占的频带宽度、所包含的频谱分量，才能确定 信号频谱与传输信道特性是否匹配，以及能否从信号中 提取定时分量。
按照式（5-1）和式（5-2）所给出的基带信号模 型，若基带信号s(t)的相关函数表示为
【例】若单极性二进制数字基带信号 s (t ) 的码元传输速率为 RB f s 1 / Ts ， 表示符号“1”的波形为 ，则 v1 (t ) g (t ) ，表示符号“0”的波形 v2 (t ) 0 由式（5-4）可以得到其功率谱密度为
(5) 差分码NRZ（M）和NRZ（S） 在差分码中，1和0分别用电平的跳变或不变来表示。 在电报通信中，常把1称为传号，把0称为空号。若用电 平跳变表示1，称为传号差分码。若用电平跳变表示0， 则称为空号差分码。传号差分码和空号差分码分别记作 NRZ（M）和NRZ（S）。这种码型的信息1和0不直接对 应具体的电平幅度，而是用电平的相对变化来表示，由 于差分码中电平只具有相对意义，因此又称为相对码。
0
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-1 单极性不归零码NRZ
(2) 双极性不归零码NRZ
用正电平和负电平分别表示1和0，在整个码元期间 电平保持不变。双极性码在1、0等概率出现时无直流成 分，可以在电缆等无接地的传输线上传输，因此得到了 较多的应用。
1 1 1 0 1 0 1
s(t )
n -∞
∞
sn (t nTs )
（5-1）
式中，sn (t ) 是第 n 个符号所对应的波形。对于二进制数 p ，“0”出现的概率为 1 p 字基带信号，若“1”出现的概率为 则第 n 个符号对应的波形可以表示为
v1 (t nTs ), p sn (t nTs ) v2 (t nTs ), 1 p
5.1.1 数字基带信号的波形
（1）单极性不归零码NRZ
用高电平和低电平（常为零电平）两种取值分别表 示二进制码1和0，在整个码元期间电平保持不变，此种 码通常记作NRZ（不归零）码。这是一种最简单最常用 的码型。很多终端设备输出的都是这种码，因为一般终 端设备都有一端是固定的0电位，因此输出单极性码最为 方便。
第5章 数字基带传输系统
5.1 5.2 5.3 数字基带信号 码型变换
数字基带信号传输与码间干扰
5.4 无码间干扰数字基带传输系统的误码特性
5.5
眼图
5.6 时域均衡
5.1 数字基带信号
数字通信系统是以数字信号为载体传输信息。而 数字信号可以是模拟信号经数字化处理后而形成的脉 冲编码信号，也可能是来自计算机、传真机等数据终 端设备的信号。数字基带信号的特点是信号频带通常 从直流和低频开始并且未经载波调制。 在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的 情况下，数字基带信号可以直接传输，这种传输方式 称为数字信号的基带传输。由于大多数实际信道都是 带通型的，因此必须先用数字基带信号对载波进行调 制，形成数字调制信号后再进行传输，这种传输方式 称为数字信号的调制传输（或频带传输）。
1 1 1 0 1 0 1
参考电平
0
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-5 双极性传号差分码
1
1
1
0
1
0
1
参考电平
0
Ts
2Ts
3Ts
4Ts
5Ts
6Ts
7Ts
t
图5-6 双极性空号差分码
5.1.2 数字基带信号的模型 数字基带信号的模型通常采用随机过程表示。若 码元宽度是Ts，则数字基带信号可表示成
2
2
（5-4） 式中， f s 1 / Ts ,V1 ( f ), V2 ( f ) 分别是 v1 (t ) 与v2 (t ) 的傅里叶变 换。
由式（5-4）可以看出， s (t ) 的功率谱包含两个部分，第一 部分由有冲激函数 ( f mf s ) ，所以为离散谱；第二部分由V1 ( f ) 和 V2 ( f ) 构成，为连续谱。 数字基带信号的功率谱密度对于数字基带传输系统的设 计具有非常重要的作用，系统可根据功率谱密度中的连续谱 确定数字基带信号的带宽。根据离散谱可以确定随机序列是 否包含直流分量（m 0 ）及定时分量（ m 1）。
4T
5T
6T
7T
t
图5-4 双极性归零码NZ
以上四种码型是最简单的二元码，它们有丰富的低 频乃至直流分量，不能用于有交流耦合的传输信道。另 外，当信息中出现长1串或长0串时，不归零码呈现连续 的固定电平，没有电平跃变，也就没有定时信息。这些 码型还存在的另一个问题是，信息1与0分别对应两个传 输电平，相邻信号之间取值独立，相互之间没有制约， 所以不具有检测错误的能力。由于以上这些原因，这些 码型通常只用于设备内部和近距离的传输。
Rs ( ) Es(t )s(t )
则 s (t ) 的双边功率谱 Ps ( f ) 为
（5-3）
Ps ( f )
j 2f R ( ) e d s
m
f s PV1 (mf s ) (1 P)V2 (mf s ) ( f mf s ) f s P(1 P) V1 ( f ) V2 ( f )
0
T
2T 3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-2 双极性不归零码NRZ
(3)单极性归零码RZ 常记作RZ（归零）码。与单极性不归零码不同，RZ 码发送1时高电平在整个码元期间T内只持续一段时间， 在其余时间则返回到零电平，发送0时用零电平表示。T 称为占空比，通常使用半占空码。单极性归零码可以直 接提取到定时信号，它是其它码型提取位定时信号时需 要采用的一种过渡码型。
0
1
0
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
t
图5-3 单极性归零码NZ
(4) 双极性归零码RZ
用正极性的归零码和负极性的归零码分别表示1和0。 这种码兼有双极性和归零的特点。虽然它的幅度取值存 在三种电平，但是它用脉冲的正负极性表示两种信息， 因此通常仍归入二元码。
1
1
1
0
1
0
1
0
T
2T 3T
（5-2）
5.1.3
数字基带信号的功率谱密度
由数字基带信号的模型可见，数字基带信号通常是 一个平稳随机过程。 要在数字基带系统中传输它，必须 了解它所占的频带宽度、所包含的频谱分量，才能确定 信号频谱与传输信道特性是否匹配，以及能否从信号中 提取定时分量。
按照式（5-1）和式（5-2）所给出的基带信号模 型，若基带信号s(t)的相关函数表示为
【例】若单极性二进制数字基带信号 s (t ) 的码元传输速率为 RB f s 1 / Ts ， 表示符号“1”的波形为 ，则 v1 (t ) g (t ) ，表示符号“0”的波形 v2 (t ) 0 由式（5-4）可以得到其功率谱密度为
(5) 差分码NRZ（M）和NRZ（S） 在差分码中，1和0分别用电平的跳变或不变来表示。 在电报通信中，常把1称为传号，把0称为空号。若用电 平跳变表示1，称为传号差分码。若用电平跳变表示0， 则称为空号差分码。传号差分码和空号差分码分别记作 NRZ（M）和NRZ（S）。这种码型的信息1和0不直接对 应具体的电平幅度，而是用电平的相对变化来表示，由 于差分码中电平只具有相对意义，因此又称为相对码。