通信原理-Ch7-数字信号的基带传输系统(李2014年版)

§7.1 引言

我们在第一章介绍过通信系统的分类
按传输信号是模拟信号还是数字信号分

分为模拟通信系统和数字通信系统 分为基带通信系统和频带(调制)通信系统
按传输信号是基带信号还是频带信号分


如果传输的是数字信号,同时也是基带信号, 则称这种系统为“数字基带通信系统”
实际的例子有：USB通信、RS232串口通信、
0 0 V -B +B 0 0 +V -B +B 0 0 +V -B +B
0 0 0 V 0 -B 0 0 0 0 -V 0 -B 0
(e) V码交替 0 +B 0 (f) V码后： 0 +B 0 (g) B′： 0 +B 0
0 0 0 -V 0 +B 0
0 0 +V -B +B -B’ 0 0 -V 0 +B 0 0 0 +1 -1 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0
当V码之间B脉冲的个数为奇数时，按步骤(1)~(4)编制的B、 V码满足各自的极性交替原则，同时V码与前面的B码极性 相同，编码结束。 （5）当V码之间B脉冲的个数成偶数时，为了既保证V码之 间极性交替，又能与各自前方相邻的B码极性相同，需要将 相应的取代节000V改成B’ 00V，B’与B码之间满足极性交替 原则，所以每个取代节中的V与B’同极性。
缺点：不能直接提取同步（分析完频谱才能理解这一点） 易产生码间干扰

4、双极性归零码
1
0
1
1
0
t
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点： （0/1等概率）无直流、最佳判决电平确定(=0) 无需接地、 码间干扰小 、自同步 缺点：不能直接提取同步（分析完频谱才能理解）、 但是整流后就变成同步（CLK）5、差分码又称为 相对码）通信原理
第7章 数字信号的基带传输系统
严谨 严格 求实 求是
第七章 数字信号的基带传输系统
本章的结构和重点
§7.1 引言(基带系统的用途) §7.2 数字基带传输的常用码型 §7.3 数字基带信号的频谱分析 §7.4 码间串扰概念和无码间传输条件

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第七章 数字信号的基带传输系统
局域网通信等等… 主要用于近距离有线通信
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第七章 数字信号的基带传输系统
通信系统分类
基带
USB,RS232, LAN
频带
数字
2G移动,3G, ADSL
AM,FM,
电话线 模拟
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第七章 数字信号的基带传输系统
典型的数字基带信号传输系统的原理框图
基带码型 编码 数字序列
1用“+电平,归零” 和“—电平,归零”交替表示； 0用“0电平”表示。
1
0
0
1
1
0
t
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：无直流 、可以检测误码（极性交替原则） 缺点：如果出现长“0”则提取同步（CLK）困难


10、HDB3码（对AMI的改进,解决了连“0”问题） 全称为三阶高密度双极性码。编码后，连“0”的数 目不大于3
0 +B 0 0 0 +V - B +B 0 0 0 -V 0 - B 0 +B 0
0 +B 0 0 0 +V - B +B 0 0 0 -V 0 - B 0 +B 0
（4）V码后面的第一个出现的B码极性与此V码极性相反， 并且此V码到下一个V码之间的B码满足极性交替原则；
0 +B 0 0 0 +V - B +B 0 0 0 -V 0 +B 0 - B 0
（2）如果有4个连0，则每4个连0分成1个小组，称为一个 “取代节”，0000用000V取代，V为破坏脉冲；
0 +B 0 0 0 V - B +B 0 0 0 V 0 - B 0 +B 0
第1个取代节 第2个取代节
（3）第一V码与前面的B码极性相同，其它V码与前面的 B码极性关系暂时不考虑，并且在相邻取代节中，V码之 间应保持极性交替；
1
0
0
1
1
0
t
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
6、数字双相码（又称Manchester码）（续）
1
0
0
1
1
0
t
Tb
2Tb 3Tb 4Tb
优点： （1）在每个码元时隙的中心都有电平跳变，因此 频谱中含有很强的定时分量。 （2）由于在一个码元时隙内的两种电平各占一半， 不存在直流成分，所以无直流漂移问题。 缺点：线路传输速率增高了一倍，频带展宽了一倍
（2）在相邻取代节中，V码之间应保持极性交替
HDB3编码规则（续）
（ 3 ）当 V 码之间的 B 脉冲的个数为奇数时，按 步骤（ 1 ）和（ 2 ）编制的 B 、 V 码满足各自的 极性交替原则； 例如：
+B 0 0 0 +V -B +B -B 0 0 0 -V +B 0 0 0 +V
但是，当V码之间的B脉冲的个数为偶数时， 为了既保证 V 码之间极性交替，又能与各自前 方相邻的B码极性相同，需要将取代节000V改 成B’00V，B’与B码之间满足极性交替原则，所 以每个取代节中的V与B’同极性。
7、CMI码（Code Mark Inverse），传号反转码

也属于“1B2B”码。1用“++”“--”交替表示； 0用“-+”表示。
1
0
0
1
1
0
t
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
7、CMI码（传号反转码）
1
0
0
1
0
1
0
t
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
优点：无直流； 有较多的电平跳变，因此含有丰富的定时信息； 在线错误检测功能，如果传输正确，则接收码 流中出现的最大脉冲宽度是一个半码元时隙。
第1个取代节 第2个取代节
“+”代表 正电压脉冲 “-” 代表 负电压脉冲
[例7.2]HDB3解码举例
解码规则：
（1）与前一个非“0”码元同极性的码元必定是“V”码； （2）此“V”及其前面的3个码元必定是连“0”码，从 而可以恢复出4个连“0”码元； （3）将所有“+1”和“-1”前面的符号去掉，就是原来 信息码元。
0 +B 0 0 0 +V - B +B -B’ 0 0 -V 0 +B 0 - B 0
0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
① 0 +B 0 ② 0 +B 0
0 0 0 - B +B 0 0 0 0 0 - B 0 +B 0 0 0 V - B +B 0 0 0 V 0 - B 0 +B 0
“1”表示“电平跳变”；“0”表示“不跳变”
1
设初始 状态为 高电平
0
1
1
0
t
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
特点：即使接收端收到的码元极性与发送端完全相反， 也能正确地进行判决。
差分码在数字调制（第八章）中广泛应用
6、数字双相码（又称Manchester码）

属于“1B2B”码，即1个bit用2bit来传输（效 率虽然降低，但可发现错误，同时可以消除 直流）；1用“+-”表示；0用“-+”表示
编码方案与信源的统计特性无关
必须满足 (2) 接收端必须能正确解码 (3) 没有直流分量，低频、高频分量要小

直流和低频容易被耦合等电路隔离 高频能量会对邻近线对造成串音，远距离传输
时会随着传输距离的增加而不断衰减
§7.2.1 数字基带码型设计的原则（续）
(4) 易于从基带信号中提取同步（位定时） 信息 这里的“同步”可以理解为数字电路中的 时钟（CLK) (5) 有在线误码检测功能 检测出来错误后，能纠正就纠正，不能纠 正可以请求重发 (6) 编解码设备简单可靠
第2个取代节
第1个取代节
③ 0 +B 0 ④ 0 +B 0 ⑤ 0 +B 0
0 0 +V - B +B 0 0 0 -V 0 - B 0 +B 0 0 0 +V - B +B 0 0 0 -V 0 +B 0 - B 0 0 0 +V - B +B -B’ 0 0 -V 0 +B 0 - B 0
t
[例7.1] HDB3编码举例
(a) 代码： 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
1
1
0 0
0 0
0
0 0 1
0 0 -1
0
0
1 0
+1 0
(b) AMI码： 0 +1 0 (c) B码： (d) V码 ： 0 +B 0 0 +B 0
-1 +1 -B +B
0 0 0 0
0 0 -B 0
+B 0 +B 0 +B 0 -B 0 -B 0 -1 0
二进制
发送 滤波
信道
接收 滤波
基带码型 二进制 译码 数字序列
基带码型编码器：将原始基带信号变换成适合信 道传输的基带信号。
目的：1）便于传输； 2）减少码间串扰； 3）有利于同步提取和抽样判决。
严谨 严格 求实 求是