第五章 数据信号基带传输

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常用基带信号 4.双极性归零码
编码规则:用高电平表示“1”,低电平表示“0”,电平的持续时间 τ比码元周期Tb小,其波形如下:
1 0 1 1 0 1 判决电平
t
Tb
τ
占空比:τ/Tb ,典型的取值是τ/Tb=50% 特点及应用: 具有双极性码的优点 比较容易提取同步信息
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本节内容提要
5.1与5.2数据基带信号
基带传输中设计和选择信号码型的要求: 不含直流分量,且高频分量和低频分量要少 便于定时和同步信息提取 编码方案对信源透明 码型具有一定抗噪声性能 码型具有较高的编码效率 码型没有或者只有很小的误码增值 码型变换设备要简单可靠 学习NRZ码、双极性码、RZ码、双极性归零码、双相码、 AMI码、HDB3码等码型的编码规则、频谱组成、特点及应 用等。
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结束
5.1与5.2数据基带信号
数字基带信号:PCM方式或AM等方式所得到的信号,频谱基本 上是从零开始一直扩展到很宽。 数字信号的基带传输:数字基带信号只经过简单的频谱变换 (例如形成升余弦,去掉直流分量等)进行传输。如短距离电传 机直接通信;中继方式在较长距离上直接传送PCM信号等。 数字信号的频带传输:将数字基带信号调制成为数字频带(载 波)信号再进行传输,在接收端解调。 研究基带传输的作用:它没有频带系统应用广泛,但研究它 十分必要。首先,频带传输系统中存在着基带信号传输问题。 其次,在频带传输系统中,假如只着眼于数字基带信号,则可 以将调制器输入端至解调器输出端之间视为一广义信道(即调 制信道),在分析时可将该传输系统用一个等效系统代替。
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7.三阶高密度双极性码(高密度双极性码HDB3)
克服AMI码长连“0”时无法取得同步信号:AMI码改 进为HDB3码,码字中最长连“0”数不超过3个。 HDB3码的编码规则: ① HDB3码与AMI码相同:连“0”码不大于3个时,即 “1”码变为“+1”、“-1”的交替脉冲,“0”码保持不变。 ②加入破坏点脉冲——V脉冲:码序列出现4个连“0” 码或超过4个时,把连“0”码按4个“0”分节,并将 “0000”变为“000V”。V为+1或-1,V的极性与前一个“1” 码脉冲极性相同。由于破坏了AMI码的极性交替变化 规律,故称V脉冲为破坏点脉冲,“000V”称为破坏节。
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差分曼彻斯特码: 差分曼彻 A 斯特编码 0
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常用基带信号
绝对码an 曼彻斯 0 特编码 -A 差分曼彻 斯特编码 0
A A
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
-A
注意:比特开始时刻出现电平跳变,则该比特表示0, 否则表示1。 特点及应用: 不含直流分量,定时信息丰富, 具有编码冗余,带宽需 求增加。
第五章 数据信号基带传输
内容简介
0
学习目录
1 0 100BASE-T
1 0 0 1 1 1
结束放映
内容简介
[教学要求] 了解数字基带信号、均衡原理、眼图功能,掌握数字 基带信号的编码原则、常用基带信号码型构成方法、 基带传输系统,重点掌握常用基带信号码型构成方法。
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结束
学习目录
5.1 数据基带信号 5.2 常用基带信号传输码型 5.3 基带传输系统 5.4 实用的基带系统测量工具——眼图
常用基带信号 9.裂相码(曼彻斯特码) 曼彻斯特码编码规则: “1”用高低电平表示,“0”用低高电平表示 ;
绝对码an 曼彻斯 0 特编码 -A
A
1
1
0
0
1
0
1
1
-A 以比特中点位置上电平的跳变作为同步信息,以比特开 始时刻是否出现电平跳变作为数据信息,比特开始时刻 出现电平跳变,则该比特表示0,否则表示1。见下页图。
常用基带信号
常用基带信号 1.单极性不归零(NRZ)码
编码规则:高电平表示1码,零电平表示0码;波形如下:
1 0 1 1 0 1 判决电平
特点及应用: 发送能量大,有利于提高收端信噪比; 带宽窄; 直流和低频成分大:不适于使用变压器和交流耦合的情况。 不能提取同步信息:连续的1比特和0比特难以实现同步。 判决电平不易稳定:判决电平应为“1”码电平的一半。由于信道 衰减或特性随各种因素变化时,接受波形的振幅和宽度易于变化, 使判决门不能稳定在最佳电平上。 一般用于设备内部和短距离通信中。
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常用基带信号 10.多电平码 以M个电平状态表示由n个比特组成的码元的编码 (n=log2M)。常用多电平码有自然码、格雷码。 ·优点:提高了传输效率和频带利用率。 ·缺点:M越大,抗干扰能力越低,M一般不利超过16。 复习自然码、格雷码 4电平自然码波形图5—12所示, 4电平格雷码波形如图5—13所示。
② ③ ④图解
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解释:
②加入破坏点脉冲——V脉冲:码序列出现4个连“0”码或超 过4个时,把连“0”码按4个“0”分节,并将“0000”变为“000V”。 V的极性与前一个“1”码脉冲极性相同。由于破坏了AMI码的极 码脉冲极性相同 性交替变化规律,故称V脉冲为破坏点脉冲。“000V”称为破坏 节。
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常用基带信号 ④使两个相邻的V脉冲之间有奇数个“1”码:如果原序列 “1”为偶数个,则补为奇数。这就要使破坏节中的第一个 “0”变为“1”( B脉冲)码。 “000V"变为"B00V"。B脉冲 的极性与前一个“1”脉冲相反,而保持V脉冲极性相同。
1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
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常用基带信号 3.双极性不归零码
编码规则:用高电平表示“1”,低电平表示“0”,
判决电平
Tb
特点及应用:
t
发送能量大,有利于提高收端信噪比; 无直流但低频成份大,但当1与0出现概率不等时,也有直流; 不能提取同步信息; 判决电平(取0)容易稳定,无需线路接地; 一般用于设备内部和短距离通信中。
差分码解释
5.差分码 当an每出现一个“1”码时,差分码bn变化一次;当an出现 一个“0”码时,bn 的取值与前一码元bn-1 相同。可见bn前后 码元取值的变化,代表了原来的信息码输入an中的”1”码, 未变化代表了原来的信息码输输入an中的“0”码。 差分波形解码方程: an=bn-1⊕bn (mod2)
差分码解释
常用基带信号
绝对码 an
A 1 1 0 0 1 0 1 1 t
差分码:
0 传号码-A
差分码:不用脉冲本身代表 “1”、“0” ,而用脉冲波形的 变化(或极性的变化)来表示码元的取值。对于差分编码波 形的变化,差分编码输出bn与原来的信息码输入an的关系 可以用一个方程表示: bn=bn-1⊕an (mod 2)
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常用基带信号
3B4B码的编码方法: a、3比特为一组,共有8种状态;
b、4比特为一组,共有24=16种状态。
每4个比特一组为一个“码组”或“字”,如果“0”用-1表示, “1”用+1表示,例如-1-1+1-1,则(-1)+(-1)+(+1)+(-1)=-2, 就表示该字的数字和:ωDS=-2,在4B码的16中状态中,如以 ωDS的数值分类,则可分成五类,如表5-3所示。
1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 A 0 -A
1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
t
1
A
0
-A
B+ B- 0 0 0 V B+ B- 0 破坏脉冲 0 0 V 0 0 0 V B+ B补救脉冲
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Fra Baidu bibliotek下一页
常用基带信号 ③使代码序列不含直流:要使相邻破坏点V脉冲的极性 交替变化。 交替变化
10.多电平码
图5-12 4电平自然码
图5-13 4电平格雷码
表5-2 M=4时自然码和格雷码的定义表 自然码 电平 -3a -a a 3a 码元 00 01 10 11 电平 -3a -a a 3a 格雷码 码元 00 01 11 10
常用基带信号 11. nB/mB码 曼彻斯特码和CMI码都将1位二元码用2位的二元码: 位的二元码 1B2B码。类似有:2B3B、3B4B及5B6B码等。有多余度, 有检测能力。限于两电平传输,适合于光纤的传输码型。 (1)mBnB码概述 把输入码流分成每n个比特为一组,每组编成n比特输 出。只有n=m+1变成n=m+R (R为整数)时,才可能重新编 码。常用:1B2B、3B4B、5B6B、6B8B等。以3B4B为例。 3B4B码的编码方法:
1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
A
0
-A
B+ B- 0 0 0 V B+ B- 0 0 0 V 0 0 0 V B+ B-
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
A
0
-A
B+ B- 0 0 0 V- B+ B- B+ 0 破坏脉冲 0 V+ B- 0 0 V- B+ B补救脉冲
A
0
-A
B+ B- 0 1 1 0 0 0 0 0 V- B+ B- B+ 0 0 1 1 0 0 0 0 V+ B- 0 0 0 0 0 0 V- B+ B0 1 1
A
0
-A
B+ B- 0 0 0 V- B+ B- B+ 0 破坏脉冲 0 V+ B- 0 0 V- B+ B补救脉冲
常用基带信号 8、传号反转码——CMl码 ①构成规则 •原二进制信息“1”交替地用全占空的一个周期方波表示, 交替 信息“0”用“-1、+1”表示,如图5-9所示。 •程控数字交换系统中 CMI码一般作为PCM四次 群数字中继线的接口码 型。 ②CMI码的主要特点:
常用基带信号 ②CMl码的主要特点: ·不存在直流分量 ·具有频繁出现的电平跳变,利于收端提取位定时信号。 ·具有内检错能力。因为“1”码相当于“00”或“11”两位码组, 而“0”码相当于"01”码组,在正常情况下,序列中无“10" 码组出现,且无“00”或“11”码组连续出现,这种相关性可 用来检测因干扰而产生的部分错码。 CMl码除了在高次群作为接口码之外,还被推荐为速率 低于8448kbit/s的光纤数字传输中的线路传输码型。
译码时只要检查出前后码元是否有变化就可以判断发送的 是“1”码还是“0”码。由此可以消除设备初态的影响,特别 是相位调制系统可以消除解调相位的模糊问题。差分码又 称相对码,原信息码称为绝对码,编码电路如图5-2(a)所 示,译码电路如图5-2(b)所示。T电路为时间延迟器。⊕电 路为异或门电路。
5.差分码
an
bn
bn
an
+
bn-1 T T bn-1
+
(b)差分编码电路
(b)差分解码电路
交替极性码
常用基带信号
6.交替极性码(AMI码) 编码规则: “1”用高低电平交替表示,“0”用零 电平表示:
1 1 0 0 0 A 0 -A t 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
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常用基带信号 6.交替极性码(AMI码) 特点及应用: 不包含直流分量,低频分量也很少 比较容易提取同步信息 缺点:对于较长的比特0序列,无法取得同步信号。 ——改进: HDB3 补充说明: AMI实质上是把1个二进制码元变为一个三进制码元, “1B/1T”。推广:把n个二进制码元变为m个三进制码元, “nB/mT”。——提高带宽利用率。
常用基带信号 5.差分码
编码规则:用相邻两个电平变化与否表示“1”和“0”,又称为相对 码记作bn
绝对码 an
A 1 1 0 0 1 0 1 1 t
差分码:
0 传号码-A A
t 特点及应用: 0 空号码 -A 即使传输过程中所有电平都发生了反转,接收端仍能正确判决。 是数据传输系统中的一种常用码型。 抗干扰能力强,在传输连续的比特1时,每个比特开始时刻都将 发生电平的转换,此时信号具备了同步信息。 缺点:在传输连续的比特0时,不具备同步能力。
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7.三阶高密度双极性码(高密度双极性码HDB3)
③使代码序列不含直流: 使相邻破坏点V脉冲的极性交替变化。 ④使两个相邻的V脉冲之间有奇数个“1”码: 如果原序列“1”为偶数个,则补为奇数。这就要 使破坏节中的第一个“0”变为“1”( B脉冲)码。即 破坏节变为"B00V"的形式。B脉冲的极性要求与前一 个“1”脉冲相反,而保持V脉冲极性相同。
归零(RZ)码
Tb
t
常用基带信号 2.单极性归零(RZ)码
编码规则:高电平表示1码,零电平表示0码; 电平的持续时 间τ比码元周期Tb小,其波形如下:
1 0 1 1 0 1 判决电平
τ Tb t
占空比:τ/Tb ,典型的取值是τ/Tb=50% 特点及应用: 具有单极性码的大多特点,但带宽增大, 可以直接提取同步信息 一般用于设备内部和短距离通信中。
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