北邮通信原理I本科课件第5章-数字基带传输_图文.
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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。
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:
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》
北邮通信原理课件-第五章1
如果一个数字通信系统的信息传输速率是Rb ， 该系统所占用的带宽是B，则其频带利用率是 Rb/B （bit/s/Hz）。
信息速率 带宽
或者按波特率来衡量：如果一个数字通信系统 的符号输速率是 Rs，该系统所占用的带宽是B， 则其频带利用率是 Rs/B （Baud/Hz）。
符号速率 带宽
12
5.2 数字基带信号波形及其功率谱密度
j 2 fmTs
m0 m0
Pa f m
2 a
2 a
m
e j 2 fmTs
m j 2 fmTs j 2 fmTs f T e T e T s m s m m s
Pa f m
2
连续谱 若MPAM信号均值为零，则：
Ps f
2 a
线谱
T
2 s
GT f
2
31
例题
求单极性不归零二元码的功率密度谱。
32
5.2.4 常用线路码型
同轴电缆： 60KHz
P( f )
单极性不归零码：
0
Rb
2Rb
f
33
5.2.4 常用线路码型
概述：基带传输时，采用的一些基带数字信号，主要用于 基带设备连接（如交换机连接传输设备、网卡连接hub 等）、磁记录、以及其它用途。 设计原则 符合信道的特性 高频分量少 便于提取符号同步信号 减少误码扩散 便于误码检测：内在的检错能力 尽量高的编码效率
半占空脉冲
传号交替反转
36
AMI
0.25
主瓣占81%的能量，92%的能量在2Rb内
0.2
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。
32第五章 基带传输(1)精品PPT课件
缺点：不能直接提取同步（分析完频谱才能理解这一 点）、但是整流后就变成同步（CLK）
最常见的基带信号波形
通信原理
单极性不归零脉冲 双极性不归零脉冲 单极性归零脉冲 双极性归零脉冲 差分码（相对码） 多电平波形
差分码
通信原理
它与前四种基带信号不同，它的波形不直接与数码对 应，而是用脉冲电平不变与跳变来表示“1”或“0”。 若用电平跳变表示“1”，则称传号差分码（常用）
实际的基带传输有一定的应用面，而且还
在信增加信源，例信道如以调太网信
解
信 道
信 源信
主源要用编码于近编码距离制 器有线道通信调 器
译 码
译
码宿
基带传器输是器数字通信的主要内器容之器一。
基带信 号
噪声源
频带信 号
数字基带传输系统模型
通信原理
信道信号形成器：把原始基带信号变换成适合于信 道传输的基带信号，主是通过码型变换和波形变换 来实现，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码 间干扰，利于同步提取和抽样判决。 接收滤波器：滤除带外噪声，对信道特性均衡，使 输出的信号有利于抽样判决。
设初始 状态为 高电平
t
1 01 1 0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
波形对比
通信原理
单极性
A0 1 1 0 1 0 0 0
11
A
双极性
0
-A
A
单极性归零 0
A
0
双极性归零
-A
A 差分码 0
最常见的基带信号波形
通信原理
单极性不归零脉冲 双极性不归零脉冲 单极性归零脉冲 双极性归零脉冲 差分码（相对码） 多电平波形
多电平脉冲
通信原理
最常见的基带信号波形
通信原理
单极性不归零脉冲 双极性不归零脉冲 单极性归零脉冲 双极性归零脉冲 差分码（相对码） 多电平波形
差分码
通信原理
它与前四种基带信号不同，它的波形不直接与数码对 应，而是用脉冲电平不变与跳变来表示“1”或“0”。 若用电平跳变表示“1”，则称传号差分码（常用）
实际的基带传输有一定的应用面，而且还
在信增加信源，例信道如以调太网信
解
信 道
信 源信
主源要用编码于近编码距离制 器有线道通信调 器
译 码
译
码宿
基带传器输是器数字通信的主要内器容之器一。
基带信 号
噪声源
频带信 号
数字基带传输系统模型
通信原理
信道信号形成器：把原始基带信号变换成适合于信 道传输的基带信号，主是通过码型变换和波形变换 来实现，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码 间干扰，利于同步提取和抽样判决。 接收滤波器：滤除带外噪声，对信道特性均衡，使 输出的信号有利于抽样判决。
设初始 状态为 高电平
t
1 01 1 0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
波形对比
通信原理
单极性
A0 1 1 0 1 0 0 0
11
A
双极性
0
-A
A
单极性归零 0
A
0
双极性归零
-A
A 差分码 0
最常见的基带信号波形
通信原理
单极性不归零脉冲 双极性不归零脉冲 单极性归零脉冲 双极性归零脉冲 差分码（相对码） 多电平波形
多电平脉冲
通信原理
第5章数字基带传输系统精品PPT课件
3
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
《数字信号基带传输》课件
采样
将连续时间信号转换为离散时间序列。
编码
将量化信号编码为数字产生
基带信号可通过数学函数、数字信号处理等方法生 成。
描述
基带信号可以使用时域波形、频谱图、功率谱密度 等方式进行描述。
传输中的基带噪声和失真
1 噪声
传输过程中的噪声会引起信号的质量下降和误码率的增加。
《数字信号基带传输》 PPT课件
数字信号基带传输是将数字信号直接传输至接收端的一种通信方式。本课程 将探讨其原理、应用场景、噪声和失真、调制技术等内容。
什么是数字信号基带传输？
数字信号基带传输是将数字信号的原始形式直接传输至接收端，不进行模拟 信号的调制过程，具有高带宽利用率和抗干扰能力强的特点。
调相（PM）
将数字信息调制至载波的相位。
链路预算和误码率分析
链路预算
计算信号在传输中所能承受的衰减、噪声等因素。
误码率分析
评估信号在传输中的错误概率，确定合适的编码和 调制方案。
2 失真
信号在传输过程中可能遭受幅度、相位、频率等方面的失真。
信道编码技术
前向纠错编码
通过添加冗余来提高抗噪声和纠错能力，如海明码、RS码。
调制编码
将数字信息直接映射到模拟载波上，如PSK、QAM。
调制技术和调制方法
调幅（AM）
将数字信息调制至载波的振幅。
调频（FM）
将数字信息调制至载波的频率。
数字信号基带传输的应用场景
LAN网络
基带传输常用于局域网 （LAN）中，例如以太网。
数字音视频
基带传输可用于将数字音视 频信号传输至显示屏、音响 设备等。
计算机数据传输
基带传输可用于计算机之间 的数据传输，如USB、HDMI 接口。
第5章 数字基带传输系统的课件
2014-12-3
通信原理
4
第5章 数字基带传输系统
5.2 数字基带信号
引言 对传输用的基带信号的主要要求: 对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码 型；
对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传 输。
－－不但其波形，而且其码型亦应适合于在信道中传输。 ●前者属于传输码型的选择，后者是基带脉冲的选择。这 是两个既独立又有联系的问题。本节先讨论码型选择问题。 ●信码(消息代码) → 传输码(线路码)
21
特点： 1）连0最多占2个Tb（宏观检错）；
2014-12-3
第5章 数字基带传输系统
10、CMI码 ---传号反转码的简称。1B2B 编码规则：1 →1 1或0 0，要交替 0 →0 1 固定
不同于AMI（传号交替反转）：用双码表示“1”、“0”；二 电平。 例：{an}： 1 0 1 1 0 1 CMI： 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 特点: 1) 无直流分量； 2) 连0串最多为3个（1.5个Ts）；宏观检错 3) 二电平。跃变多，含丰富的定时信息。 代价：？？
例：
Hale Waihona Puke HDB3： 代码：0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1 0 1 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 1 0 1
HDB3是CCITT推荐使用的码之一。
2014-12-3
通信原理
18
第5章 数字基带传输系统
8、双相码----1B2B －－双相码又称Manchester码或分相码。每个码元用两个连 续极性相反的脉冲来表示。如: 编码规则： 1 → 1 0 特点： 0→01 1）无直流分量（双极性NRZ）；
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。
第5章数字基带传输
基带传输系统模型： 一 、基带传输系统模型：
n(t)
cp
Ud
信道信号形成器: 也称发端滤波器， 信道信号形成器: 也称发端滤波器，用于把发端的信号转换为 适合在信道中传输的基带信号。 适合在信道中传输的基带信号。 信道：允许基带信号通过的媒质。信号的通道。 信道：允许基带信号通过的媒质。信号的通道。 接收滤波器：通过信号，尽可能地抑制噪声和干扰。 接收滤波器：通过信号，尽可能地抑制噪声和干扰。 抽样判决： 抽样判决：在噪声背景下判定与再生基带信号。 抽样：用位同步信号对接收信号进行逐个抽样。 抽样：用位同步信号对接收信号进行逐个抽样。 判决：消除噪声积累，根据门限电平再生基带信号。 判决：消除噪声积累，根据门限电平再生基带信号。 门限电平再生基带信号
§5.1 数字基带信号形式
数字基带信号就是消息代码的电压或电流表示形式
归零码： 归零码： 单极性不归零码 脉冲宽度小于码元宽度
τ< Tb
双极性不归零码 不归零码： 不归零码： 脉冲宽度等于码元宽度 单极性归零码
τ=Tb
双极性归零码
（5）差分波形(相对码波形) ）差分波形(相对码波形) ---利用相邻码元的电平变化传递信息 利用相邻码元的电平变化传递信息。 ---利用相邻码元的电平变化传递信息。 规则： 1”相邻码元电平变化 相邻码元电平变化； 规则： 遇“1”相邻码元电平变化； 0”相邻码元电平不变化 相邻码元电平不变化。 遇“0”相邻码元电平不变化。 －－（反之亦可 反之亦可） －－（反之亦可）
以矩形脉冲构成的基带信号为例，通过几个有代表性的特例 以矩形脉冲构成的基带信号为例，通过几个有代表性的特例 对式的应用及意义做进一步的说明。 应用及意义做进一步的说明 对式的应用及意义做进一步的说明。 求单极性NRZ信号的功率谱，假定 1/2。 信号的功率谱， 1/2。 例1 求单极性 信号的功率谱 假定P=1/2 信号， 解 对于单极性NRZ信号，有: g1(t)=0， g2(t)= g(t) 对于单极性 信号 ， 这里， 为高度为1、宽度为T 的全占空矩形脉冲。 这里， g(t)为高度为 、宽度为 b的全占空矩形脉冲。 为高度为
通信工程原理经典数字基带传输系统PPT课件
第五章 数字基带传输系统
5.1 引言 5.2 数字基带信号及其频谱特性 5.3 基带传输的常用码型 5.4 基带脉冲传输与码间干扰 5.5 无码间干扰的基带传输特性 5.6 部分响应系统
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5.1 引言 5.2 数字基带信号及其频谱特性 5.3 基带传输的常用码型 5.4 基带脉冲传输与码间干扰 5.5 无码间干扰的基带传输特性 5.6 部分响应系统
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北邮通信原理课件-第五章2解析
图形上可以估计出系统的性能（指码间串扰和噪声的大小）。 另外也可以根据此特性对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰
和改善系统的传输性能。
接收 y(t)
滤波器
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统 性能时在示波器上观察到的像人的眼睛一样的图形。
33
眼图
信号：
示波器显示：
34
码间串扰 VS 码间串扰+噪声
3Tb
ht
Sa
2
Tb
t
2
1
2 Tb
t
-1.5Tb -0.5Tb0.5Tb1.5Tb
t
t
14
等效传递函数的频域特性
h t H f e j2 ftdf
t=kTb
h kTb H f e j2 fkTbdf
分段积分，每段长为1/Tb
3 10 1
3
5
y
2Tb 2Tb 2Tb 2Tb 2Tb
f b>2W（码元速率大于两倍系统带宽）
H ( f n Tb )
n
1 1 W W
Tb
Tb
W
1 W
1
1 W
Tb
Tb
Tb
结论：当码元速率大于基带传输系统带宽 的两倍时，无法得到一个无码间串扰的系 统，或者说无法设计一个无码间串扰的信 号波形。
18
讨论 H ( f m /Tb )
m
sin c x sin x
h t
H
f
e j2 ftdf
d t an t nTs
n
s t angT t nTs
限带情况下，如何做到： 抽样时刻无码间干扰？
11
抽样值
y
和改善系统的传输性能。
接收 y(t)
滤波器
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统 性能时在示波器上观察到的像人的眼睛一样的图形。
33
眼图
信号：
示波器显示：
34
码间串扰 VS 码间串扰+噪声
3Tb
ht
Sa
2
Tb
t
2
1
2 Tb
t
-1.5Tb -0.5Tb0.5Tb1.5Tb
t
t
14
等效传递函数的频域特性
h t H f e j2 ftdf
t=kTb
h kTb H f e j2 fkTbdf
分段积分，每段长为1/Tb
3 10 1
3
5
y
2Tb 2Tb 2Tb 2Tb 2Tb
f b>2W（码元速率大于两倍系统带宽）
H ( f n Tb )
n
1 1 W W
Tb
Tb
W
1 W
1
1 W
Tb
Tb
Tb
结论：当码元速率大于基带传输系统带宽 的两倍时，无法得到一个无码间串扰的系 统，或者说无法设计一个无码间串扰的信 号波形。
18
讨论 H ( f m /Tb )
m
sin c x sin x
h t
H
f
e j2 ftdf
d t an t nTs
n
s t angT t nTs
限带情况下，如何做到： 抽样时刻无码间干扰？
11
抽样值
y
第5章1数字基带传输系统精品PPT课件
(d) 信 道 输 出 信 号 ， 波形发生失真并叠加 了噪声；
(e) 接 收 滤 波 器 输 出 波形, 与(d)相比，失 真和噪声减弱；
(f)位定时同步脉冲； (g)恢复的信息。
图5-2 基带系统个点波形示意图
在上例中，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。
信道 它是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。
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。
该波形常在CCITV的V系列接口标准或RS-232C接口标准中使 用。 01011001 +E
-E
3.
单极性归零码波形是用正向脉冲表示二进制符号“1”，用0 电平表示二进制符号“0”。
正向脉冲即是在码元间隔时间内电平上升为高电位后紧接着 又返归为零，正向脉冲宽度小于码元的宽度。
该波形常在近距离内实行波形变换时使用。
抽样判决器
在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。而用来 抽样的位定时脉冲则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。
(a)基带信号； (b)码型变换后； (c) 对 (a) 进 行 了 码 型 及波形的变换，适合 在信道中传输的波形；
(e) 接 收 滤 波 器 输 出 波形, 与(d)相比，失 真和噪声减弱；
(f)位定时同步脉冲； (g)恢复的信息。
图5-2 基带系统个点波形示意图
在上例中，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。
信道 它是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。
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。
该波形常在CCITV的V系列接口标准或RS-232C接口标准中使 用。 01011001 +E
-E
3.
单极性归零码波形是用正向脉冲表示二进制符号“1”，用0 电平表示二进制符号“0”。
正向脉冲即是在码元间隔时间内电平上升为高电位后紧接着 又返归为零，正向脉冲宽度小于码元的宽度。
该波形常在近距离内实行波形变换时使用。
抽样判决器
在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。而用来 抽样的位定时脉冲则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。
(a)基带信号； (b)码型变换后； (c) 对 (a) 进 行 了 码 型 及波形的变换，适合 在信道中传输的波形；
第五章数字信号的基带传输PPT课件
1 1 01 0 0 1 0 A
(a )
O
－A
t / T0
A O
(b ) －A
t / T0
A
O
(c ) －A
t / T0
图 5 - 7双相码、 密勒码、 CMI (a) 双相码； (b) 密勒码； (c) CMI 码
5.2数字基带信号的频谱分析
– 随机信号，频谱特性用功率谱密度来描述。
– 必要性
1.2
NRZ
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 -0.2
Bipolar
带宽
B 1 Ts
fs
称谱零点带宽
Manc
归零码 不归零码
O
1 Ts
1
f
结论： 1.功率谱取决于单个脉冲波形频谱函数 2.占空比越小，频带愈宽 3.0、1等概的双极性码均无离散谱 4.单极性归零码中有位定时分量，可提取
1. 根据功率谱的特点(带宽等）设计传输信道以及 合理的传输方式
2. 是否含有定时信号，作为同步的基础。
22
数字基带信号的分解； 稳态波 交变波
n
n
v(t ) [Pg1(t nTs ) (1 P ) g 2 (t nTs )] vn (t )
n
n
稳态波 以 Ts为周期的周期函数
基带传输的基本特点
数字基带信号含有大量的低频分量以及 直流分量。
基带传输是频带传输的基础。设计传输 系统时，一个频带传输系统往往可以等 效成一个基带传输系统来考虑。
4
基带系统波形变换过程
基带传输系统常用的 波形
Unipolar NRZ
1 0 1 0 1 1 10 0
Polar NRZ
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