第六章 数字基带调制
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(通信原理课件)第6章数字基带传输系统
(通信原理课件)第6章数字 基带传输系统
• 引言 • 数字基带信号的特性 • 数字基带传输系统的基本组成 • 数字基带传输系统的性能指标 • 数字基带传输系统的常见问题与解决
方案 • 数字基带传输系统的未来发展与展望
01
引言
数字基带传输系统的定义
01
数字基带传输系统是指利用电缆 、光纤等传输介质直接传输数字 信号的系统。
02
它将数字信号转换为适合传输的 电信号或光信号，并在接收端将 这些信号还原为原始的数字信号 。
数字基带传输系统的应用场景
数字基带传输系统广泛应用于局域网 、城域网、广域网等通信网络中，实 现计算机、服务器、路由器等设备之 间的数据传输。
此外，数字基带传输系统还用于光纤 到户、数据中心、云计算等领域，提 供高速、可靠的数据传输服务。
总结词
随着通信技术的发展，对频谱效率的要求越 来越高，因此需要研究和发展更高频谱效率 的调制技术。
详细描述
目前已经有一些调制技术，如QAM （Quadrature Amplitude Modulation，正
交幅度调制）和OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频
传输信道的特性
传输信道会对信号产生衰减、噪声、干扰等影响。
解调器
解调器的作用
将经过传输信道后的信号还原成数字 信号。
解调器的分类
根据不同的解调方式，解调器可以分 为相干解调和非相干解调。
信道解码器
信道解码器的作用
对经过纠错编码的数据进行解码，纠正传输过程中产生的错 误。
信道解码器的分类
根据不同的纠错方式，信道解码器可以分为线性分组码解码 、循环码解码、卷积码解码等。
• 引言 • 数字基带信号的特性 • 数字基带传输系统的基本组成 • 数字基带传输系统的性能指标 • 数字基带传输系统的常见问题与解决
方案 • 数字基带传输系统的未来发展与展望
01
引言
数字基带传输系统的定义
01
数字基带传输系统是指利用电缆 、光纤等传输介质直接传输数字 信号的系统。
02
它将数字信号转换为适合传输的 电信号或光信号，并在接收端将 这些信号还原为原始的数字信号 。
数字基带传输系统的应用场景
数字基带传输系统广泛应用于局域网 、城域网、广域网等通信网络中，实 现计算机、服务器、路由器等设备之 间的数据传输。
此外，数字基带传输系统还用于光纤 到户、数据中心、云计算等领域，提 供高速、可靠的数据传输服务。
总结词
随着通信技术的发展，对频谱效率的要求越 来越高，因此需要研究和发展更高频谱效率 的调制技术。
详细描述
目前已经有一些调制技术，如QAM （Quadrature Amplitude Modulation，正
交幅度调制）和OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频
传输信道的特性
传输信道会对信号产生衰减、噪声、干扰等影响。
解调器
解调器的作用
将经过传输信道后的信号还原成数字 信号。
解调器的分类
根据不同的解调方式，解调器可以分 为相干解调和非相干解调。
信道解码器
信道解码器的作用
对经过纠错编码的数据进行解码，纠正传输过程中产生的错 误。
信道解码器的分类
根据不同的纠错方式，信道解码器可以分为线性分组码解码 、循环码解码、卷积码解码等。
通信原理(第六章 数字基带传输系统)图片公式
七、什么是眼图？眼图模型、说明什么问题？
八、时域均衡：基本原理、解决什么问题？如何衡量均 衡效果？
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”
单极性非归零码：用高低电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码：用正负电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(b)。应用广泛，适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码：有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小，匹配接收时 输出信噪比低些
二、基带传输码的常用码型（4）
HDB3特点：保持AMI码的优点，三元码，无直流分量，主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近（如图）。 位定时频率分量为零，通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点，而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
经济法课件第6章 数字基带传输系统
n _ N m _ N
N N
E |U T ( f ) | 2 E ( a m a n ) e j 2 f ( n m ) T s G 1 ( f ) G 2 ( f ) G 1 ( f ) G 2 ( f )③
n N m N
讨论 E(aman)
∴
1 PUT ( f ) = T E [ |UT ( f )|2 ]
6.1 引言 6.2 数字基带信号及其频谱特性 6.3 基带传输的常用码型 6.4 基带脉冲传输与码间干扰 6.5 无码间干扰的基带传输特性 6.6 部分响应系统 6.7 无码间干扰基带系统的抗噪声性能 6.8 眼 图 6.9 时 域 均 衡
6.1 引 言
基带系统的任务：将原始基带信号变换成有效的信道基带 信号，完成无失真传输。
∑ ∑ ∑ N
N
N
Sn(t)_p g1(t_nTs )_(1_p) g2(t_nTs )
n_N
n_N
nN
∑ N
un(t)
n_N
将 Sn(t )
g1(t _nTs ) g2(t _nTs )
以概率 p
以概率 （1-p） 带入 uT ( t )
∴ un ( t )＝
(1-p)[ g1( t-nTs ) - g2( t-nTs ) ] 以概率p -p[ g1( t-nTs ) - g2 ( t-nTs ) ] 以概率1-p
第六章 数字基带传输系统 Digital Base band Transfer System
主要内容： ➢ 数字基带信号的频谱结构 ➢ 基带信号传输的常用码型 ➢ 码间干扰的基本概念 ➢ 奈奎斯特第一准则 ➢ 奈奎斯特第二准则 ➢ 时域均衡的基本概念 ➢ 抗噪声性能的分析方法
数字基带调制
（6）多元码
当数字信息有M种符号时，称为M元码， 相应地要用M种电平表示它们。
因为M＞2，所以M元码也称为多元码。 在多元码中，每个符号可以用来表示一 个二进制码组。 也就是说，对于n位二进制码组来说，可 以用2n元码来传输。 与二元码传输相比，在码元速率相同的 情况下，它们的传输带宽是相同的，但是多 元码的信息传输速率提高到㏒2M倍。
（2）双极性非归零码
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。
（3）单极性归零码
此码常记作RZ码。 与单极性非归零码不同，RZ码发送1时高
电平在整个码元期间T内只保持一段时间t，
在其余时间则返回到零电平，发送0时用零电 平表示。
1．AMI码
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。
例6.2 AMI（RZ）码及其信号波形，如图 6-6所示。
图6-6 AMI码信号波形
AMI码的优点如下。 （1）由于+1与−1交替，AMI码的功率谱 中不含直流成分，高、低频分量少，能量集 中在频率为1/2码速处。 （2）位定时频率分量虽然为0，但只要 将基带信号经全波整流变为单极性归零波形， 便可提取位定时信号。 （3）AMI码的编译码电路简单，便于利 用传号极性交替规律观察误码情况。
而在另外一些信道，特别是无线信道和 光信道中，数字基带信号则必须经过调制， 将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输， 我们把这种传输称为数字信号的调制传输 （或载波传输）。
6.1.2 数字通信中的一些基本概念
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制
数字信号的调制可以看成特殊调制信号 的模拟调制，类似模拟调制的情况，数 字调制也是用调制信号调制载波的三个 参数：振幅、频率、相位。 相应地称为：幅度键控、频率键控、相 位键控。
6.1 二进制数字调制
二进制数字调制是指调制信号为二进制 基带信号，这种调制信号仅有两种电平， 表示为“1”和“0”： 二进制数字调制又分为： 二进制幅度键控 二进制频率键控 二进制相位键控
数字基 带信号 二进制幅度键控s2ASK(t)
载波Acoswct
二进制幅度键控解调（非相干）
带通 滤波器
1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1 A1 0 0 0 1 ……
由调频理论，调制后信号的瞬时频率 w(t)=w0+KFMf(t) 而对单极性二元基带信号只有两种电平： f(t)=0或1， 故：w1= w0+KFM w2= w0。
二进制频率键控调制后的时域波形
1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
二进制差分相位键控的调制方法
二元单 极性码 输入 相对码 差分编码 二进制差分相位 键控DPSK输出
Acos(wct)
载波发生器
差分编码原理：
后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码
绝对码：1 0 0 1 0 1 1 0 相对码：1 1 1 0 0 1 0 0
二进制差分相位键控的解调（相干）
数字基带系统调制解调原理
数字基带系统调制解调原理
数字基带系统调制解调的原理可以概括为以下几个步骤：
1. 调制过程：在发送端，数字基带信号通过调制过程被加载到载波信号上。
这个过程是将信息信号转变为适合传输的形式，通常是通过改变载波信号的幅度、频率或相位来实现的。
具体来说，数字基带信号控制载波信号的某个或多个参量，使信息被加载到载波上形成已调信号。
2. 传输过程：已调信号通过信道进行传输。
在这个过程中，信号可能会受到各种噪声和干扰的影响。
3. 解调过程：在接收端，已调信号经过解调后，将其还原为原始的数字基带信号。
解调是调制的逆过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中恢复出原始的基带信号。
解调后的信号还需要经过进一步的处理，比如去加重、均衡等，以还原出原始的信息。
在数字通信中，调制和解调是关键步骤，它们使得数字信号能够有效地在信道中传输。
通过调制和解调，数字信号能够适应信道的传输特性，并在接收端被还原为原始的数字信息。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅通信原理相关书籍或咨询通信工程专家。
第六章 数字基带调制
)
22
2
f
2 S
PG1 (mf S ) (1 P)G2 (mf S ) 2 ( f mf S ) , f 0
m1
➢离散谱是否存在，取决于g1(t)和g2(t)的波形 及其出现的概率P。
一般情况下，它也总是存在的，但对于双极
性信号 g1(t) = - g2(t) = g(t) ，且概率P=1/2（等
1 P, 以概率P
其中 an P, 以概率(1 P) 显然， u(t)是一个随机脉冲序列 。
19
稳态波v(t) 的功率谱为
Pv f
fS [PG1(mfS ) (1 P)G2 (mfS )] 2 ( f mfs )
m
交变波u(t) 的功率谱为
Pu ( f ) fS P(1 P) G1( f ) G2 ( f ) 2
P)g2
(t
nTs
)
n N
由于v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，
故v(t)是以Ts为周期的周期信号。
18
交变波u(t)是s(t)与v(t)之差，即 u(t) s(t) v(t)
于是 u(t) un (t)
n
式中
g1(t nTs ) Pg1(t nTs ) (1 P)g2 (t nTs )
12
6. 多电平波形
多于一个二进制符号对应一个脉冲，波形 统称为多电平波形或多值波形。例下图4电 平波形。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。
3E
00
01
01
E
10
E
11
3E
00 01
11
13
消息代码的电波形并非一定是矩形的， 还 可以是其他形式。若数字基带信号中各码元 波形相同而取值不同，则可表示为
通信原理 第六章 数字基带传输系统
来源： 来源： 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的，故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1）基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输，特别是传输距离 不太远的情况下； 2）频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程， 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程，不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
6.３基带传输的常用码型 ３
在实际的基带传输系统中， 在实际的基带传输系统中，并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求： 对传输用的基带信号有两个方面的要求： （ 1 ） 对代码的要求 ， 原始消息代码必须编 对代码的要求， 成适合于传输用的码型； 传输码型的选择） 成适合于传输用的码型；（传输码型的选择） 对所选码型的电波形要求， （2） 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。（基带脉冲的选择） 。（基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择）
第6章数字基带传输系统
g(tnTs)
g1 (t g2 (t
nTs ) nTs )
（出现符号“ 0”时） （出现符号“1”时）
an — 第n个消息符号所对应的电 平值（0、1或 1、1等）
第6章 数字基带传输系统
6.1.2 数字基带信号的频谱特性
基带信号为一随机脉冲序列 问题：随机序列的谱分析 ➢ 分析数字基带随机信号功率谱的目的
第6章 数字基带传输系统
AMI码的特点
（1）由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电 位保持不变；所以由AMI码确定的基带信号无直流分量， 且只有很小的低频分量； （2 ）不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。
解码规则：-1变换成+1。
第6章 数字基带传输系统
2、HDB3码 （三阶高密度双极性码） • 编码规则:
第6章 数字基带传输系统
6.2.2 几种常用的传输码型
1、AMI（传号交替反转码） • 编码规则:
消息代码中的0 →传输码中的0 消息代码中的1 → 传输码中的+1、-1交替 • 例如: 消息代码:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 AMI码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1
1. 根据功率谱的特点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。
第6章 数字基带传输系统
时域
s(t) sn (t) n
sn
(t
)
g1(t g2 (t
nTs ) nTs )
概率为P 概率为1 P
举例
第6章 数字基带传输系统
谱分析方法：
lim Ps ()
T
g1 (t g2 (t
nTs ) nTs )
（出现符号“ 0”时） （出现符号“1”时）
an — 第n个消息符号所对应的电 平值（0、1或 1、1等）
第6章 数字基带传输系统
6.1.2 数字基带信号的频谱特性
基带信号为一随机脉冲序列 问题：随机序列的谱分析 ➢ 分析数字基带随机信号功率谱的目的
第6章 数字基带传输系统
AMI码的特点
（1）由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电 位保持不变；所以由AMI码确定的基带信号无直流分量， 且只有很小的低频分量； （2 ）不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。
解码规则：-1变换成+1。
第6章 数字基带传输系统
2、HDB3码 （三阶高密度双极性码） • 编码规则:
第6章 数字基带传输系统
6.2.2 几种常用的传输码型
1、AMI（传号交替反转码） • 编码规则:
消息代码中的0 →传输码中的0 消息代码中的1 → 传输码中的+1、-1交替 • 例如: 消息代码:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 AMI码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1
1. 根据功率谱的特点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。
第6章 数字基带传输系统
时域
s(t) sn (t) n
sn
(t
)
g1(t g2 (t
nTs ) nTs )
概率为P 概率为1 P
举例
第6章 数字基带传输系统
谱分析方法：
lim Ps ()
T
数字基带信号及其频谱特性 ppt课件
其中 C m T 1 s - [P1 (tg ) (1 - P )g 2(t)e- ]j2 m fStd t G 1(ms)f- g1(t)e-j2mStfdt
G 2(ms)f- g2(t)e-j2mStfdt
v(t)的功率谱密度为
P v (f) fS [ P G 1 ( m fS ) ( 1 - P ) G 2 ( m fS ) ] 2(f- m fs )
15
6.1 数字基带信号及其频谱特性
(5) 差分波形
E
1 01 0 0 1 1
-E
不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元 的电平的跳变和不变来表示消息代码；
由于差分码是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码， 因此称为相对码，而相应地称前面的单极性或双极性码 为绝对码。
用差分码波形传送代码可以消除设备初始状态的影响， 特别是在相位调制系统中用于解决载波相位模糊问题。
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。
什么是数字基带传输？什么是数字频带传输？
数字基带传输：数字基带信号不经载波调制而直接在信道上传输； 数字频带传输：数字基带信号经过载波调制后在信道中传输。
为什么要研究数字基带传输？
1、近程数据通信系统中广泛采用，并有迅速发展的趋势； 2、基带传输中包含了带通传输的许多基本问题； 3、任何一个线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究。
若设g将其代入下式可得到由其构成的随机脉冲序列的双边功率谱密度为mfpg61数字基带信号及其频谱特性为不等于零的整数频谱p其它sin61数字基带信号及其频谱特性这时双边功率谱密度变成61数字基带信号及其频谱特性时有离散谱因而有定时分量m161数字基带信号及其频谱特性单极性信号的功率谱密度分别如下图中的实线和虚线所示单极性实线nrz虚线rz61数字基带信号及其频谱特性求双极性nrz和rz矩形脉冲序列的功率谱
G 2(ms)f- g2(t)e-j2mStfdt
v(t)的功率谱密度为
P v (f) fS [ P G 1 ( m fS ) ( 1 - P ) G 2 ( m fS ) ] 2(f- m fs )
15
6.1 数字基带信号及其频谱特性
(5) 差分波形
E
1 01 0 0 1 1
-E
不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元 的电平的跳变和不变来表示消息代码；
由于差分码是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码， 因此称为相对码，而相应地称前面的单极性或双极性码 为绝对码。
用差分码波形传送代码可以消除设备初始状态的影响， 特别是在相位调制系统中用于解决载波相位模糊问题。
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。
什么是数字基带传输？什么是数字频带传输？
数字基带传输：数字基带信号不经载波调制而直接在信道上传输； 数字频带传输：数字基带信号经过载波调制后在信道中传输。
为什么要研究数字基带传输？
1、近程数据通信系统中广泛采用，并有迅速发展的趋势； 2、基带传输中包含了带通传输的许多基本问题； 3、任何一个线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究。
若设g将其代入下式可得到由其构成的随机脉冲序列的双边功率谱密度为mfpg61数字基带信号及其频谱特性为不等于零的整数频谱p其它sin61数字基带信号及其频谱特性这时双边功率谱密度变成61数字基带信号及其频谱特性时有离散谱因而有定时分量m161数字基带信号及其频谱特性单极性信号的功率谱密度分别如下图中的实线和虚线所示单极性实线nrz虚线rz61数字基带信号及其频谱特性求双极性nrz和rz矩形脉冲序列的功率谱
通信原理06数字基带传输
数字基带信号的波形有很多，常见的有矩形脉 冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的 是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。
数字基带信号常见的码型
1.单极性不归零码(NRZ) 2. 双极性不归零码(BNRZ) 3. 单极性归零码(RZ) 4. 双极性归零码(BRZ) 5. 差分码 （相对码） 6. AMI码（传号交替反转码） 7. HDB3码（三阶高密度双极性码） 8.
原信息码： 11010000001001000001
【例6-4 】 Байду номын сангаасDB3码的波形如图（a）所示。求 原信息序列。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
(a)
t
0 Tb 2Tb
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
d (t)为经过了码型变换的单位冲激序列，码元间隔为Tb ，有：
d (t) ak (t kTb )
y(t) ak h(t kTb ) nR (t)
k
k
6.3.2 码间干扰
y(t) ak h(t kTb ) nR (t) k
第m个码元的取样判决时刻为：(mTb t0 )
噪声在取 样瞬间的
值
H()
-h
h
码间干扰
Tb
Tb
Tb
Tb
１
０
１
１
t
码间
码间
码间
干扰
干扰
干扰
1.码间干扰
取样点
取样点
取样点
取样点
图５.4.2 码间干扰示意图
2.码间干扰产生的原因：信道的特性不理想
数字基带信号常见的码型
1.单极性不归零码(NRZ) 2. 双极性不归零码(BNRZ) 3. 单极性归零码(RZ) 4. 双极性归零码(BRZ) 5. 差分码 （相对码） 6. AMI码（传号交替反转码） 7. HDB3码（三阶高密度双极性码） 8.
原信息码： 11010000001001000001
【例6-4 】 Байду номын сангаасDB3码的波形如图（a）所示。求 原信息序列。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
(a)
t
0 Tb 2Tb
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
d (t)为经过了码型变换的单位冲激序列，码元间隔为Tb ，有：
d (t) ak (t kTb )
y(t) ak h(t kTb ) nR (t)
k
k
6.3.2 码间干扰
y(t) ak h(t kTb ) nR (t) k
第m个码元的取样判决时刻为：(mTb t0 )
噪声在取 样瞬间的
值
H()
-h
h
码间干扰
Tb
Tb
Tb
Tb
１
０
１
１
t
码间
码间
码间
干扰
干扰
干扰
1.码间干扰
取样点
取样点
取样点
取样点
图５.4.2 码间干扰示意图
2.码间干扰产生的原因：信道的特性不理想
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E
9
3. 单极性归零波形
➢电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在 小于码元长度内总要回到零电平，所以称为 归零波形。 ➢可以直接提取定时信息，是其它波形提取位 定时信号时需要采用的一种过渡波形。
1 01 0 0 1 1
10
4. 双极性归零波形
它是双极性波形的归零形式。每个码元内 的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定 留有零电位的间隔。它除了具有双极性不归 零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。
是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。 数字基带信号的类型常见的有矩形脉冲、三
角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是 矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。
7
1. 单极性不归零波形
这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应 着二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时 间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。
10 1 0 0 ＋E
－E (d)
11
11
5. 差分波形 +E 1 1 0 1 0 0 1 1
-E
➢不用码元本身的电平表示消息代码， 而是用 相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码。 ➢电平变表示1，不变表示0，也可以反过来。差 分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代 码，因此称为相对码，而相应地称前面的单极 性或双极性波形为绝对码波形。 ➢用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的 影响。
s(t) an g(t nTS )
n
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；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
(t
nTS
)
g1(t g2 (t
nTS ) nTS )
（出 现 符 号0） （出 现 符 号1）
12
6. 多电平波形
多于一个二进制符号对应一个脉冲，波形 统称为多电平波形或多值波形。例下图4电 平波形。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。
3E
00
01
01
E
10
E
11
3E
00 01
11
13
消息代码的电波形并非一定是矩形的， 还 可以是其他形式。若数字基带信号中各码元 波形相同而取值不同，则可表示为
是统计独立的，则s(t)可用式(6.1 - 2)表征，即
s(t) sn (t)
n
sn (t)
g2g(1t(t nTnST)S
)
, 概 率P ,概率1 P
s(t)的功率谱密度为:
Ps
()
lim
T
E
ST () 2
T
其中 ST () 是sT (t) 的傅立叶变换，而sT(t)是s(t)的
短截。即
数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到 高载波处在带通型信道中的传输， 也称为调 制或载波传输。
4
➢为什么要研究数字基带传输系统？ 1、在利用对称电缆构成的近程数据通信系统 广泛采用了这种传输方式。
2、基带传输方式在迅速发展。目前，它不仅 用于低速数据传输，而且还用于高速数据传输。
3、数字基带传输中包含频带传输的许多基本 问题。 4、任何一个采用线性调制的频带传输系统可 等效为基带传输系统来研究。
5
➢研究的目标： 可靠性：在接收端要以最小的错误概率恢 复出发送序列{an}，也就是要研究误码率与 系统的什么参数有关，如何能使误码率达到 最小。 有效性：基带传输系统的带宽都是有限的， 在有限带宽情况下如何尽可能提高码元速率。
6
§6.1 数字基带信号及其频谱特性
6.1.1数字基带信号 数字基带信号是指消息代码的电波形，它
N
sT (t) sn (t)
n N
17
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程
简化，把s(t)分解成稳态波v(t)和交变波u(t) 。 所谓稳态波，即随机序列s(t)的统计平均分量，
它取决于每个码元内出现g1(t)和g2(t) 的概率加 权平均，因此可表示成
vT (t)
N
ห้องสมุดไป่ตู้Pg1
(t
nTs
)
(1
号间的变换; 数字基带信号与信道信号间的变 换。 ➢什么是数字基带信号？
未经调制的数字信号；含丰富的低频分量， 甚至直流分量。
3
➢什么是数字基带传输？ 不经载波调制而在信道中直接传输数字基带
信号的系统；如在某些具有低通特性的有线信 道中，特别是传输距离不太远的情况下。 ➢什么是数字频带（带通）传输？
14
6.1.2 基带信号的频谱特性
研究基带信号的频谱，可以了解信号带宽， 有无直流分量，有无定时分量。这样才能选择 匹配的信道，确定是否可提取定时信号。
数字基带信号是随机的脉冲序列，只能用功 率谱来描述它的频谱特性。由相关函数去求功 率谱密度的方法计算比较复杂。一种比较简单 的方法是以功率谱的原始定义求出数字随机序 列的功率谱公式。
P)g2
(t
nTs
)
n N
由于v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，
故v(t)是以Ts为周期的周期信号。
18
交变波u(t)是s(t)与v(t)之差，即 u(t) s(t) v(t)
1
第六章 数字信号基带传输系统
§6.0 引言 §6.1 数字基带信号及其频谱特性 §6.2 基带传输的常用码型 §6.3 数字基带信号传输与码间串扰 §6.4 无码间串扰的基带传输特性 §6.5 基带传输系统的抗噪声性能 §6.6 眼图 §6.7 部分响应和时域均衡
2
§ 6.0 引言
➢数字通信系统中两个重要变换 消息（离散的或连续的）与数字基带信
E1 0 1 0 0 1 1
0
特点：极性单一，有直流分量，脉冲之间无间 隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中， 当出现连0序列时没有位同步信息。
8
2. 双极性不归零波形
➢脉冲的正、负电平对应于二进制代码1、0。 ➢当0、1符号等可能出现时无直流分量。 ➢恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特 性变化的影响，抗干扰能力也较强。 ➢双极性波形有利于在信道中传输。
15
设二进制的随机脉冲序列如图6-2 所示， 其中，g1(t) 表示“0”码，g2(t) 表示“1”码。 g1(t)和g2(t)可以是任意的脉冲，为了便于在 画图，这里我们把g1(t)、g2(t)画成三角波。
16
假设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出 现的概率分别为P和1-P，且认为它们的出现
E
9
3. 单极性归零波形
➢电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在 小于码元长度内总要回到零电平，所以称为 归零波形。 ➢可以直接提取定时信息，是其它波形提取位 定时信号时需要采用的一种过渡波形。
1 01 0 0 1 1
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4. 双极性归零波形
它是双极性波形的归零形式。每个码元内 的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定 留有零电位的间隔。它除了具有双极性不归 零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。
是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。 数字基带信号的类型常见的有矩形脉冲、三
角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是 矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。
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1. 单极性不归零波形
这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应 着二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时 间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。
10 1 0 0 ＋E
－E (d)
11
11
5. 差分波形 +E 1 1 0 1 0 0 1 1
-E
➢不用码元本身的电平表示消息代码， 而是用 相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码。 ➢电平变表示1，不变表示0，也可以反过来。差 分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代 码，因此称为相对码，而相应地称前面的单极 性或双极性波形为绝对码波形。 ➢用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的 影响。
s(t) an g(t nTS )
n
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；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
(t
nTS
)
g1(t g2 (t
nTS ) nTS )
（出 现 符 号0） （出 现 符 号1）
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6. 多电平波形
多于一个二进制符号对应一个脉冲，波形 统称为多电平波形或多值波形。例下图4电 平波形。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。
3E
00
01
01
E
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E
11
3E
00 01
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消息代码的电波形并非一定是矩形的， 还 可以是其他形式。若数字基带信号中各码元 波形相同而取值不同，则可表示为
是统计独立的，则s(t)可用式(6.1 - 2)表征，即
s(t) sn (t)
n
sn (t)
g2g(1t(t nTnST)S
)
, 概 率P ,概率1 P
s(t)的功率谱密度为:
Ps
()
lim
T
E
ST () 2
T
其中 ST () 是sT (t) 的傅立叶变换，而sT(t)是s(t)的
短截。即
数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到 高载波处在带通型信道中的传输， 也称为调 制或载波传输。
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➢为什么要研究数字基带传输系统？ 1、在利用对称电缆构成的近程数据通信系统 广泛采用了这种传输方式。
2、基带传输方式在迅速发展。目前，它不仅 用于低速数据传输，而且还用于高速数据传输。
3、数字基带传输中包含频带传输的许多基本 问题。 4、任何一个采用线性调制的频带传输系统可 等效为基带传输系统来研究。
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➢研究的目标： 可靠性：在接收端要以最小的错误概率恢 复出发送序列{an}，也就是要研究误码率与 系统的什么参数有关，如何能使误码率达到 最小。 有效性：基带传输系统的带宽都是有限的， 在有限带宽情况下如何尽可能提高码元速率。
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§6.1 数字基带信号及其频谱特性
6.1.1数字基带信号 数字基带信号是指消息代码的电波形，它
N
sT (t) sn (t)
n N
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为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程
简化，把s(t)分解成稳态波v(t)和交变波u(t) 。 所谓稳态波，即随机序列s(t)的统计平均分量，
它取决于每个码元内出现g1(t)和g2(t) 的概率加 权平均，因此可表示成
vT (t)
N
ห้องสมุดไป่ตู้Pg1
(t
nTs
)
(1
号间的变换; 数字基带信号与信道信号间的变 换。 ➢什么是数字基带信号？
未经调制的数字信号；含丰富的低频分量， 甚至直流分量。
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➢什么是数字基带传输？ 不经载波调制而在信道中直接传输数字基带
信号的系统；如在某些具有低通特性的有线信 道中，特别是传输距离不太远的情况下。 ➢什么是数字频带（带通）传输？
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6.1.2 基带信号的频谱特性
研究基带信号的频谱，可以了解信号带宽， 有无直流分量，有无定时分量。这样才能选择 匹配的信道，确定是否可提取定时信号。
数字基带信号是随机的脉冲序列，只能用功 率谱来描述它的频谱特性。由相关函数去求功 率谱密度的方法计算比较复杂。一种比较简单 的方法是以功率谱的原始定义求出数字随机序 列的功率谱公式。
P)g2
(t
nTs
)
n N
由于v(t)在每个码元内的统计平均波形相同，
故v(t)是以Ts为周期的周期信号。
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交变波u(t)是s(t)与v(t)之差，即 u(t) s(t) v(t)
1
第六章 数字信号基带传输系统
§6.0 引言 §6.1 数字基带信号及其频谱特性 §6.2 基带传输的常用码型 §6.3 数字基带信号传输与码间串扰 §6.4 无码间串扰的基带传输特性 §6.5 基带传输系统的抗噪声性能 §6.6 眼图 §6.7 部分响应和时域均衡
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§ 6.0 引言
➢数字通信系统中两个重要变换 消息（离散的或连续的）与数字基带信
E1 0 1 0 0 1 1
0
特点：极性单一，有直流分量，脉冲之间无间 隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中， 当出现连0序列时没有位同步信息。
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2. 双极性不归零波形
➢脉冲的正、负电平对应于二进制代码1、0。 ➢当0、1符号等可能出现时无直流分量。 ➢恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特 性变化的影响，抗干扰能力也较强。 ➢双极性波形有利于在信道中传输。
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设二进制的随机脉冲序列如图6-2 所示， 其中，g1(t) 表示“0”码，g2(t) 表示“1”码。 g1(t)和g2(t)可以是任意的脉冲，为了便于在 画图，这里我们把g1(t)、g2(t)画成三角波。
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假设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出 现的概率分别为P和1-P，且认为它们的出现