第5章数字基带传输

码及HDB3等码的编码及译码 三、差分码、AMI码及 差分码、 码及 等码的编码及译码
HDB3编码举例： HDB3编码举例： 编码举例 信息码 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 HDB3码 +v HDB3码 1 0 0 0 +v -B 0 0 -v 0 1 –1 1 练习：设信息为 110000101110000000001101001 练习： 试求该信息的HDB3 HDB3码 并画出三电平波形图。 试求该信息的HDB3码，并画出三电平波形图。 用矩形） （用矩形） HDB3码的译码是编码的反过程。 HDB3码的译码是编码的反过程。 码的译码是编码的反过程
本章主要内容及要求： 本章主要内容及要求： 1. 掌握数字基带系统的构成及各部分的作用 2. 熟悉数字基带信号的常用码型 3. 会求数字基带信号的功率谱 4. 理解数字基带传输中的码间串扰 5. 了解部分响应系统的构成 6. 掌握二进制确知信号的最佳接收原理 7. 掌握眼图的形成及作用 8. 了解均衡技术
+1 –1 +1 1 -1 +1 –1 1
注意：AMI码为三电平码 码为三电平码。 注意：AMI码为三电平码。
码及HDB3等码的编码及译码 三、差分码、AMI码及 差分码、 码及 等码的编码及译码
HDB3码编码及译码 3、HDB3码编码及译码 AMI码的改进 其编码原理为： 码的改进， AMI码的改进，其编码原理为： 当连“ 码不超过 个时， AMI码完全一样 码不超过3 码完全一样； （1）当连“0”码不超过3个时，与AMI码完全一样； 当连“ 码为 个以上时，每四个0为一组， 码为4 （2）当连“0”码为4个以上时，每四个0为一组，第 四个零改为V 破坏脉冲），所有V ），所有 四个零改为V（破坏脉冲），所有V极性交替 +V开始也行 开始也行， 开始也行） （从+V开始也行，从-V开始也行） 从第一位信息开始， （3）从第一位信息开始，遇“0”用0表示，遇“1” 用 表示， 极 性交替，如果V前面的最后一位信息（ 性交替，如果V前面的最后一位信息（或B）与 反极性，则将这一组0的第一个0改为B V反极性，则将这一组0的第一个0改为B（附加 脉冲）， ），此 的极性与其后的V同极性， 脉冲），此B的极性与其后的V同极性，与前面 的信息（包括B 反极性，所以信息“ 与 的信息（包括B）反极性，所以信息“1”与B构 成一个整体，极性交替。 成一个整体，极性交替。
【难点】 1.无码间串扰的传输特性及无码间串扰传输系统的判 断方法； 2.在无码间串扰传输条件下码元速率、带宽和频带利 用率之间的关系； 3.在加性高斯白噪声信道下基带传输系统的最佳接收 机结构及其抗噪声性能。
第5章 数字基带传输系统
5.1 概述
一、数字基带传输系统的构成
输出 发 送 滤波器 接 收 滤波器 抽 样 判 决 cp 定时脉冲 噪声n(t) 噪声n(t) 同步提 取电路 码 元 再 生
5.1.3 数字基带信号的功率谱
二、常用数字基带信号的功率谱密度 1、单极性全占空（矩形脉冲） 单极性全占空（矩形脉冲） 设代表“ 码的 (t)是高度为 码的g 是高度为A 宽度为T 的矩形脉冲， 设代表“1”码的g1(t)是高度为A，宽度为Tb的矩形脉冲， 代表“ 的 代表“0”的g2(t)=0 2、双极性全占空 设代表“ 码的 (t)是高度为 码的g 是高度为A 宽度为T 设代表“1”码的g1(t)是高度为A，宽度为Tb的矩形脉 代表“ 的 (t)是高度为 是高度为宽度为T 冲，代表“0”的g2(t)是高度为-A，宽度为Tb的矩形脉 冲。 3、单极性半占空 设代表“ 码的 (t)是高度为 码的g 是高度为A 宽度为（1/2） 设代表“1”码的g1(t)是高度为A，宽度为（1/2）Tb的 矩形脉冲，代表“ 的 矩形脉冲，代表“0”的g2(t)=0
P ( f ) = 2 f b P (1 − P ) G1 ( f ) − G2 ( f )
2 2
2
此项为连续谱
+ f b PG1 (0) + (1 − P )G2 (0) δ ( f ) 此为直流分量
+ 2 fb
其中： 其中：
2
∑ PG (mf
m =1 1
∞
2 b
) + (1 − P)G2 (mf b ) δ ( f − mf b )
【基本要求】 1.熟练掌握数字基带信号传输系统框图和基带信号的特点及其编 码方法，了解数字基带信号频谱分析的思路；了解随机数字波形 序列的功率谱，掌握常用二进制波形序列的功率谱的特点； 2.熟练掌握无码间串扰的传输特性，并会判断系统是否为无码间 串扰传输系统；正确理解等效理想低通传输特性，了解实际无串 扰特性；掌握在无码间串扰传输条件下码元速率、带宽和频带利 用率之间的关系； 3.熟练掌握匹配滤波器的特点及传输特性；掌握错误概率最小准 则及二元确知信号最佳接收的概念； 4.熟练掌握在加性高斯白噪声信道下基带传输系统的最佳接收机 结构及其抗噪声性能； 5.理解眼图的意义、功用，掌握其观测方法； 6.理解均衡器与部分响应技术的意义、功用，了解其具体实现方 法。
a n = bn ⊕ bn −1
码及HDB3等码的编码及译码 三、差分码、AMI码及 差分码、 码及 等码的编码及译码 练习：设信息序列为： 练习：设信息序列为：101110001100 求其相应的差分码（参考信号分别设为“1”和 求其相应的差分码（参考信号分别设为“ 和 ），并用矩形脉冲画出相应的单极性归零及 “0”），并用矩形脉冲画出相应的单极性归零及 ）， 单极性不归零波形示意图。 单极性不归零波形示意图。
码型变换
信道
信道信号形成器
数字基带传输系统方框图
5.1 概述
二、各部分的作用 信道信号形成器： 信道信号形成器：用来产生适合于信道传输的基带信 包括码型变换和波形变换。 号。包括码型变换和波形变换。 信道：是允许基带信号通过的低通型媒质。如电缆 信道：是允许基带信号通过的低通型媒质。 等有线信道。 等有线信道。 接收滤波器：滤除噪声等干扰，并纠正信道畸变 接收滤波器：滤除噪声等干扰， 均衡）。 （均衡）。 抽样判决器和码元再生： 抽样判决器和码元再生：在噪声背景下判定并再生 基带信号。 基带信号。
基带传输系统各点的波形
基带传输系统各点的波形
第5章 数字基带传输系统
5.1.2
数字基带信号的码型
一、传输码应具有下列特性： 传输码应具有下列特性： （1）能从其相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分和只有很小的低频成分 ） （3）不受信源统计特性的影响 ） （4）提高传输效率 ） （5）具有内在的纠检错能力 ）
此项为离散分量
g1 (t ) ⇔ G1 ( f )
g 2 (t ) ⇔ G2 ( f )
1 fb = Tb
5.1.3 数字基带信号的功率谱
有了信号的功率谱，就可回答： 有了信号的功率谱，就可回答： （1）信号中有无直流分量 ） （2）可否从信号中提取信同步信息 ） （3）功率分布规律，信号的带宽 ）功率分布规律，
5.1.3 数字基带信号的功率谱
练习：求双极性半占空数字信号的功率谱， 练习：求双极性半占空数字信号的功率谱，画 出示意图Βιβλιοθήκη Baidu并求其带宽。（ 。（设 等概， 出示意图，并求其带宽。（设“1”“0”等概，波 0 等概 形采用矩形） 形采用矩形）
5.1.3 数字基带信号的功率谱
AMI码及HDB3码的功率谱 码及HDB3 三、AMI码及HDB3码的功率谱 特点（P109） 特点（P109） （1）靠近零频率的低频功率谱密度很小 能量集中在（0.4（2）能量集中在（0.4-0.5)fb附近 （3）这两种码型适合在低频特性不好的信道上传输
【重点】 1.数字基带信号传输系统框图和基带信号的特点 及其编码方法； 2.无码间串扰的传输特性及无码间串扰传输系统 的判断方法； 3.在无码间串扰传输条件下码元速率、带宽和频 带利用率之间的关系； 4.匹配滤波器的特点及传输特性； 5.错误概率最小准则及二元确知信号最佳接收的 概念； 6.在加性高斯白噪声信道下基带传输系统的最佳 接收机结构及其抗噪声性能； 7.眼图的观测方法。
密勒码为： 密勒码为：10 01 11 00 11
10 00
第5章 数字基带传输系统
5.1.3 数字基带信号的功率谱
一、功率谱公式
数字基带信号波形图
5.1.3 数字基带信号的功率谱
g 表示， 表示， 设“0”码用g1 (t ) 表示，“1”码用2 (t ) 表示，码元宽度 码用 码用 为 Tb ，概率分别是 p 和 1 − p ，则此二进制随机序列的 功率谱为： 功率谱为：
码及HDB3等码的编码及译码 三、差分码、AMI码及 差分码、 码及 等码的编码及译码
AMI码的编码及译码 极性交替码） 码的编码及译码（ 2、AMI码的编码及译码（极性交替码） 它用无脉冲表示“ 码元 码元， 码元则交替用正、 它用无脉冲表示“0”码元，而“1”码元则交替用正、负 码元则交替用正 极性的脉冲，这种码没有直流分量。 极性的脉冲，这种码没有直流分量。 如信息序列为：1 1 如信息序列为： AMI码为 则AMI码为 也可为 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 +1 0 0 0 1 +1 -1
注意：AMI码和HDB3码是三电平码，无法用上述功率谱公式求 注意：AMI码和HDB3码是三电平码， 码和HDB3码是三电平码 功率谱，可通过求它们的相关函数，再求付氏变换得到功率谱， 功率谱，可通过求它们的相关函数，再求付氏变换得到功率谱， 或者对求作FFT变换得功率谱。 FFT变换得功率谱 或者对求作FFT变换得功率谱。
码及HDB3等码的编码及译码 三、差分码、AMI码及 差分码、 码及 等码的编码及译码
4、数字双相码 、 编码方法： 编码方法：“0”用“01”表示 用 表示 “1”用“10”表示 用 表示 如有信息： 1 如有信息： 双相码为： 双相码为： 10 1 10 0 01 0 01 1 10 0 01 1 10
码及HDB3等码的编码及译码 三、差分码、AMI码及 差分码、 码及 等码的编码及译码
5、密勒码 、 编码规则： 码用码元中心点出现变化来表示， 编码规则：“1” 码用码元中心点出现变化来表示，即 来表示， 用“10” 或“01”来表示，码元交界处电平不变；“0” 来表示 码元交界处电平不变； 码分两种情况来表示：单个“ 码分两种情况来表示：单个“0” 用“00”或“11”来表 或 来表 码元交界处电平不变；如果出现连“ ， 示，码元交界处电平不变；如果出现连“0”，则“00” 交替变化。 与“11”交替变化。 交替变化 如： 1 1 0 0 0 1 10 0 00 1 01 1 0
5.1.2
数字基带信号的码型
二、常用码型 单极性码（全占空） 单极性码（全占空） 双极性码（全占空） 双极性码（全占空） 单极性归零码 双极性归零码 差分码 极性交替转换码（AMI） 极性交替转换码（AMI） 三阶高密度双极性码（ 三阶高密度双极性码（HDB3码） 码 数字双相码（ 数字双相码（Manchester 码） 密勒码
通信原理
第5章 数字基带传输系统
数字基带传输系统： 数字基带传输系统：不使用调制和解调装置而直接 传输数字基带信号的系统。 传输数字基带信号的系统。
数字基带信号：频谱集中在零频附近的数字信号 数字基带信号：
特点： 特点： （1）信号是数字的并且是低通型的 ） （2）系统的传输特性也是低通型的 ）
第5章 数字基带传输系统
常用码型示意图
5.1.2
数字基带信号的码型
差分码、 码及HDB3等码的编码及译码 三、差分码、AMI码及 码及 等码的编码及译码
1、差分码的编码及译码 、 用相邻码元的变化来表示信息。编码公式为： 用相邻码元的变化来表示信息。编码公式为：
bn = a n ⊕ bn −1
如信息a 如信息an为： 则差分码b 则差分码 n为: 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 译码公式为： 译码公式为：