第五章 数字基带传输系统PPT课件
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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。
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❖ 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
+-
+-
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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。
《数字基带传输系统 》课件
无线基带传输技术
总结词
无线基带传输技术是数字基带传输系统的另一个重要发展方向，它能够实现灵 活的数据传输和便捷的网络接入，为物联网和智能家居等领域提供了更好的解 决方案。
详细描述
无线基带传输技术利用无线电波进行数据传输，具有灵活、便捷的优点。通过 无线基带传输技术，可以实现移动设备、智能家居等领域的网络接入和数据传 输，为物联网和智能家居等领域提供了更好的解决方案。
信道
01
02
03
信道定义
信道是传输信号的媒介， 可以是无线或有线传输介 质。
信道分类
信道可以分为模拟信道和 数字信道。模拟信道传输 模拟信号，而数字信道传 输数字信号。
信道的作用
为信号提供传输媒介，是 连接信号源和接收端的桥 梁。
解调器
解调器定义
01
解调器是将传输的调制信号还原为基带信号的设备。
目的地的作用
接收并处理传输的信号，是整个传输系统的终点。
03
数字基带传输系统的性能 指标
频谱效率
频谱效率定义
频谱效率是指在单位频谱资源上所能传输的信息量，通常用 bps/Hz表示。
影响因素
数字基带传输系统的频谱效率受到多种因素的影响，包括信号处理 算法、调制方式、编码方式等。
优化方法
为了提高频谱效率，可以采用更先进的信号处理算法、调制方式和 编码方式，例如采用高阶调制和信道编码技术。
影响因素
信噪比受到多种因素的影响，包括传输介质、信号处理算 法等。
03
优化方法
为了提高信噪比，可以采用更先进的信号处理算法和传输 介质，例如采用低噪声放大器、光纤传输等。同时，也可 以采用信噪比增强技术，例如采用频域或时域滤波技术、 自适应均衡技术等。
第5章数字信号的基带传输PPT课件
2
主要外语词汇
数字基带传输 Digital Baseband Transmission
码间干扰 ISI （Intersymbol Interference） 不归零码 NRZ（Non-Return-to-Zero） 归零码 RZ（Return-to-Zero）
传号交替反转码
AMI（Alternate Mark Inversion Code）
作V码。为与真正“1”码区别，V码的极性破坏了正负交 替的规律，它与前一个非“0”脉冲的极性相同； 信息代码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 l 1 AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 HDB3码： -1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 0 0 0 +V -1 +1 却发现：若两V码间有奇数个“1”， V码满足极性交替。
零）
10
4. 双极性归零码 ——— BRZ
(Bipolar Return-to-Zero)
10 1 0 0 1 1 ＋E 0 －E （1）正脉冲为“1”，负脉冲为“0”；(双极性)
（2）脉冲宽度τ＜码元周期 Tb 。 （归零）
11
❖ 四种基本码型的对比
101 单极性不归零码 ＋ E
0
00
11
单极性归零码 ＋E 1 0 1 0 0 1 1 0 1010 011
＋E 0 －E
14
2. HDB3码 ——— High Density Bipolar 3 code （三阶高密度双极性码 ）
解决AMI码在多个连零情况下无法提取同步信息的困难。 (1) 当信码中连“0”个数不超过3时，AMI码即为HDB3码； (2) 当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为“1”码，记
主要外语词汇
数字基带传输 Digital Baseband Transmission
码间干扰 ISI （Intersymbol Interference） 不归零码 NRZ（Non-Return-to-Zero） 归零码 RZ（Return-to-Zero）
传号交替反转码
AMI（Alternate Mark Inversion Code）
作V码。为与真正“1”码区别，V码的极性破坏了正负交 替的规律，它与前一个非“0”脉冲的极性相同； 信息代码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 l 1 AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 HDB3码： -1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 0 0 0 +V -1 +1 却发现：若两V码间有奇数个“1”， V码满足极性交替。
零）
10
4. 双极性归零码 ——— BRZ
(Bipolar Return-to-Zero)
10 1 0 0 1 1 ＋E 0 －E （1）正脉冲为“1”，负脉冲为“0”；(双极性)
（2）脉冲宽度τ＜码元周期 Tb 。 （归零）
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❖ 四种基本码型的对比
101 单极性不归零码 ＋ E
0
00
11
单极性归零码 ＋E 1 0 1 0 0 1 1 0 1010 011
＋E 0 －E
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2. HDB3码 ——— High Density Bipolar 3 code （三阶高密度双极性码 ）
解决AMI码在多个连零情况下无法提取同步信息的困难。 (1) 当信码中连“0”个数不超过3时，AMI码即为HDB3码； (2) 当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为“1”码，记
第五章 基带数字信号传输PPT教学课件
第五章 基带数字传输
什么是基带数字传输
最佳接收机？
基带数字传输系统的构成：
信道信号 形成器
信道
接收滤 波器
抽样判 决器
噪声
二进制信号传输 S0(t) 0
S1(t) 1
AWGN(Additive white gaussian noise)
R(t)=Si(t)+n(t)
2020/12/10
Matlab应用与通信仿真
2020/12/10
Matlab应用与通信仿真
13
PPT教学课件
谢谢观看
Thank You For Watching
14
3
信号相关器
信号相关器的结构：
s0(t) t
r(t)
0 ()d
s1(t) t 0 ()d
r0
检
r1
测 器 输出信号
t=Tb采样
t
r0(t)0r()s0()d
r0 r0(t)tTb
t
r1(t)0r()s1()d
r1 r1(t)tTb
2020/12/10
Matlab应用与通信仿真
4
例 已知s0(t) 和s1(t)波形如图所示，求采样 瞬时相关器的输出。
s0(t)
s1(t)
s2(t)
s3(t)
AAAAFra bibliotekT/4
T/4 T/2
T/2 3T/4
3T/4 T
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12
AWGN接收机
信号相关器
发s0(t)时，
rri0
ni
n0
检测器
r0>ri时，则判断传输的是s0 正确概率： PC(t)＝P(r0>r1,r0>r2,……,r0>rM-1) 差错概率：PM(t)=1-PC(t)
什么是基带数字传输
最佳接收机？
基带数字传输系统的构成：
信道信号 形成器
信道
接收滤 波器
抽样判 决器
噪声
二进制信号传输 S0(t) 0
S1(t) 1
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R(t)=Si(t)+n(t)
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信号相关器
信号相关器的结构：
s0(t) t
r(t)
0 ()d
s1(t) t 0 ()d
r0
检
r1
测 器 输出信号
t=Tb采样
t
r0(t)0r()s0()d
r0 r0(t)tTb
t
r1(t)0r()s1()d
r1 r1(t)tTb
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例 已知s0(t) 和s1(t)波形如图所示，求采样 瞬时相关器的输出。
s0(t)
s1(t)
s2(t)
s3(t)
AAAAFra bibliotekT/4
T/4 T/2
T/2 3T/4
3T/4 T
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AWGN接收机
信号相关器
发s0(t)时，
rri0
ni
n0
检测器
r0>ri时，则判断传输的是s0 正确概率： PC(t)＝P(r0>r1,r0>r2,……,r0>rM-1) 差错概率：PM(t)=1-PC(t)
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
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）；
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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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
《数字基带传输系统》课件
解决方案
采用均衡器对信号进行处理，调整信号的幅度和相位，减小码间干扰； 采用多径传输技术，利用多条路径传输同一信号，提高信号的可靠性。
多径衰落
多径衰落的定义
在数字基带传输系统中，由于传输介质的散射和反射效应，信号可能会经过多条路径到达 接收端，形成多径衰落现象。
多径衰落的影响
多径衰落会导致信号的幅度和相位发生变化，使得信号在接收端难以正确解调。严重时甚 至会导致信号失真或丢失。
信号类型
产生原始信号，如语音、图像、文字等。
信号质量
信号源的特性决定了传输信号的质量。
多路复用
多个信号源可以共用同一信道，提高信道利用率。
调制器
01
调制方式
将基带信号转换为适合传输的调 制信号。
02
03
调制解调器的选择
调制性能
根据信道特性和传输质量要求选 择合适的调制方式。
调制器的性能决定了传输信号的 质量。
目的地
接收设备
接收传输的信号，如计算机、手机、电视等。
接收质量
目的地的接收质量受到多种因素的影响，如信噪比、误码率等。
多路复用的处理
在多路复用情况下，目的地需要对不同信号进行分离和识别。
03
数字基带传输系统的 性能指标
传输速率
总结词
传输速率是数字基带传输系统的重要性能指标之一，它表示单位时间内传输的位数。
特点
具有传输距离短、传输速率高、抗干 扰能力强、误码率低等优点，适用于 近距离高速数据传输。
工作原理
信号编码
将需要传输的数字信号进行编 码，转换为适合传输的基带信
号。
信号调制
通过调制器将基带信号调制到 适合传输的载波上，以增加信 号的传输距离和稳定性。
采用均衡器对信号进行处理，调整信号的幅度和相位，减小码间干扰； 采用多径传输技术，利用多条路径传输同一信号，提高信号的可靠性。
多径衰落
多径衰落的定义
在数字基带传输系统中，由于传输介质的散射和反射效应，信号可能会经过多条路径到达 接收端，形成多径衰落现象。
多径衰落的影响
多径衰落会导致信号的幅度和相位发生变化，使得信号在接收端难以正确解调。严重时甚 至会导致信号失真或丢失。
信号类型
产生原始信号，如语音、图像、文字等。
信号质量
信号源的特性决定了传输信号的质量。
多路复用
多个信号源可以共用同一信道，提高信道利用率。
调制器
01
调制方式
将基带信号转换为适合传输的调 制信号。
02
03
调制解调器的选择
调制性能
根据信道特性和传输质量要求选 择合适的调制方式。
调制器的性能决定了传输信号的 质量。
目的地
接收设备
接收传输的信号，如计算机、手机、电视等。
接收质量
目的地的接收质量受到多种因素的影响，如信噪比、误码率等。
多路复用的处理
在多路复用情况下，目的地需要对不同信号进行分离和识别。
03
数字基带传输系统的 性能指标
传输速率
总结词
传输速率是数字基带传输系统的重要性能指标之一，它表示单位时间内传输的位数。
特点
具有传输距离短、传输速率高、抗干 扰能力强、误码率低等优点，适用于 近距离高速数据传输。
工作原理
信号编码
将需要传输的数字信号进行编 码，转换为适合传输的基带信
号。
信号调制
通过调制器将基带信号调制到 适合传输的载波上，以增加信 号的传输距离和稳定性。
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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6
2 双极性非归零码（BNRZ）
双极性波形：二进制符号0、 1分别与正、负电位相对应的波形
τ=Ts, 有正负电平。NRZ中提取位同步信号 应用：短距离传输。例如：RS232接口
3 单极性归零码（RZ）
单极性归零波形：电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到 零电位。τ< Ts (便于获取码元的起始时刻） 可用滤波法从RZ中提取位同步信号，NRZ码的缺点都存在。
号波形。 1 单极性非归零码 NRZ（Non Return Zero） 基带信号的0电位及正电位分别与二进制符号0及1一一对应。
代码
1
0E
TS
0
脉冲宽度τ等于码元宽度Ts.
此码型不宜传输，原因有
1）有直流，一般信道难于传输零频附近的频率分量。 2）收端判决门限与信号功率有关，不方便。 3）要求传输线有一根接地。 应用：机内码
A ng1(tn)T g s2(tn)T s
1p, 概率 p
An p, 概率 1p
精选ppt
17
例：
若 则
-Ts/2
1
g1(t)
t Ts/2
00
-Ts/2 s(t)
10 1
V(t)
u(t)
g2(t) t
Ts/2
1
t
t
t
V(t)为周期信号，具有离散谱。
U(t)为随机信号，具有连续谱。
精选ppt
18
即 Pv ( f ) fspG1(mfs ) (1 p)G2(mfs )2 ( f mfs )
稳态波的功率谱PV(f)是冲击强度取决与|Cm|2的离散线谱，根据离散 线谱可以确定随机序列是否包含直流分量（m=0)和定时分量(m=1)。
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10
差分波的最大特点是：抗极性反转。
例如：
an＝1 0 1 1 0 01001
由于干扰，数字逻辑电路随机反转 或出现同步检测的“倒 π现象”
bn＝1 0 1 1 0 01001
差分译 差分译
an＝1 1 0 1 an＝1 1 0 1
anbnbn1
11
6. 多元码波形（多值波）
右上图是二元码波形
为提高传输速率，在码元 周期Ts内，可以是一个多 进制码波形。
1 0 110 1 01 0 110 1 t
数字信号：信号参数的取值是离散的（有限的）。 AAA 信号在时域是离散的。
ω
0
5
5.2.1 数字基带信号
数字信息对应的电波形或代码对应的电波形称为数字基带信号。 1. 单极性不归零波形
它是用0电平表示“0”码，用正电平表示“1”码。
“不归零”的意思是：每个码元的电波形持续时间占满码元周 期或电脉冲之间无间隔。
与
（绝对码） “0”、”1”
极性变化
“1”码 an
数字信息 1
（绝ห้องสมุดไป่ตู้码 a n ）
01
1010
01
1
极性不变
“0”码 an 及波形
t
绝对码an ？ 差分码bn
差分编译码：
bn a n bn1 a n bn bn1
数字信息a n 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1
与差分波
t
差分码 b n 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0
u T ( t ) 交变分量。决定s(t)功率谱的连续谱。
截短时间 T=(2N+1)TS个码元。
16
②将sT(t)分解成稳态分量和交变分量
g1(t) /P
g2 (t) /1P
s T ( t ) 截短随机信号 v T ( t ) 截短周期信号
N
N
sT(t) sn(t) g(tnTs)
1 0 1 1 0 10 1 0 1 1 0 1
Ts
t
特 点：
频谱有直流分量，大小随正电平幅度以及”0”、“1”码的
概率变化。
频谱不含位同步频率分量。
只适合于电路内部传输。 6
2.双极性不归零波形
它是用负电平表示“0”码，用正电平表示“1”码。
1 0 1 1 0 10 1 0 t
Ts 特点： “0”、“1”码的概率相等时，频谱无直流分量。 频谱不含位同步频率分量。 是CCITT的V系列接口标准或RS232接口标准。
7
3.单极性归零波形
它是用0电平表示“0”码，用正电平表示“1”码。
1 0 1 1 0 10 1 0 1 1 0 1 t
Ts
特定： 频谱有直流分量，大小随正电平幅度以及”0”、“1”码的
概率变化。 频谱含位同步频率分量。从该信号中可提取位同步信号。
8
4.双极性归零波形
它是用负电平表示“0”码，用正电平表示“1”码。
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2
5.1 引 言
第五/六章将讨论数字信号的传输问题。
数字信号的传输方式
基带传输 频带传输
基带传输：无需调制。信号近距离传输。传输信道是低通型。传输 的编码波形是适宜信道的脉冲序列。功率谱为低通型。
nTs ) nTs )
“0”码波形，概率为P “1”码波形，概率为1-P
g 1 (t) G 1 ( ) g 2 (t) G 2 ( )
① 基带信号s(t)它的任意截短信号sT(t)为
N
sT(t) sn(t)vT(t)uT(t) nN
v T ( t ) 稳态分量。决定s(t)功率谱的离散谱。
1 0 1 10 0 1 0 1 1 0 1 1
t
Ts
特定： “0”、“1”码的概率相等时，频谱无直流分量。 频谱含位同步频率分量。从该信号中可提取位同步信号。
9
5.差分码bn（相对码）波形
它是用相邻脉冲极性（电平）改变与否来表示数字信息绝对码的 “0”、“1”。 绝对码常用an表示。
差分码 波形
①表示数字基带信号的频谱特性(函数、曲线、带宽)。
进而设计出最合适的信道传输特性。
②根据功率谱密度函数中的离散分量，确定是否能从基带
信号中提取位同步信号。
14
求S(t) 的功率谱密度函数的步骤
①取s(t)的截短函数sT(t)，截短时间T=(2N+1)TS个码元。 ②将sT(t)分解成稳态分量和交变分量。即sT(t)=vT(t)+uT(t) ③求vT(t)→v (t)的功率谱Pv (ω)。
10 11 010
t 10 11 00 010110
t
Ts
12
数字基带信号的表示（脉冲序列的表示）
s(t) ang(tnTS) n 其中：an是第n个信息对应的符号或电平值。它的状态数与
进制基数相同。
g1 ( t n TS ) L进制符号对应的波形之一。
g(t
n TS
)
g
2
M
(t
n TS
)
求uT(t)→u (t)的功率谱Pu(ω)。
④最后Ps(ω)＝ Pv (ω)＋ Pu(ω)。
15
设基带信号对应的脉冲序列为
g1(t)
g2(t)
s(t) sn (t)
t
n
其中 s n ( t ) 为第n个码元波形；g 1 ( t ) 、g 2 ( t ) 为单脉冲波形。
sn
(t)
gg12((tt
t
信 信信扰多 数 扩 多 发
源 源道码路 字 频 址 送
格 编编加复 调 调 连 设
式 化
码
码
密
用
制
制
接
备
信 道
噪 声 源
受 信信解 解 数 扩 多接
信 源道扰 复 字 频 址收 者 译译解 用 解 解 连设
码码密
调 调 接备
数学调制系统
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t
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5.2 数字基带信号及其频谱特性
5.2.1 数字基带信号 5.2.2 数字基带信号的频谱特征
L进制符号对应的波形之一。
g L ( t n TS ) L进制符号对应的波形之一。
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5.2.2 数字基带信号的频谱特征
数字基带信号s(t)是随机脉冲序列。它的脉冲波形是确 知的，只是在码元周期内出现那种波形是不确定的。所 以它是混合型的随机过程。它的频谱特性用功率谱密度 函数表示。
数字基带信号的功率谱密度函数的意义
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信源 编 格式化 码
器
t
t
基带脉冲传输
发送
信
接收
滤波器 道 滤波器
判决 再生
噪声源
t
译受 码信 器者
数字基带系统 3
频带传输：可实现信号远距离传输。传输信道是高频带通型。传输 必须经过数字调制，将编码波形的功率谱经数字调制变 换到信道传输频带内。
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