第三章 数字基带和频带传输系统

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1. 无噪声时的眼图
+1 1 1 0 1 0 0 0 1
0
Ts
-1
(a)
+1
0
-1
(b)
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(c)
(d)
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眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的 强弱。“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码 间串扰越小；反之表示码间串扰越大。
2. 存在噪声时的眼图 当存在噪声时，观察到的眼图的线迹会变得模
示数字信号的相移方式。二进制相移键控中，通常 用相位0和 1来分别表示“0”或“1”。 2PSK信号的 典型波形如图所示。
1 0 1 1 0 01
s(t )
s (t) 2PSK
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PSK信号的调制方法 图（a）是模拟调制法框图； 图（b）是键控法框图。
s (t )
s 2 PSK (t )
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3.2 数字频带传输系统
一、二进制数字幅度调制
2ASK原理与调制方法 : 定义: 数字幅度调制又称幅度键控（ASK），
二进制幅度键控记作2ASK。 原理: 2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基 带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时 续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输 出时表示发送“0”。
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10100110 +E 0
+E -E
+E 0
+E -E
+E -E
+E -E
+E -E
+E -E
（ a（ （ （ （ NRZ（ （b）（ （ （ NRZ（ （c）（ （ （ RZ（ （d）（ （ （ RZ（ （e）（ （ （ （f）AMI（ （ g（ （ （ （ （ h（ CMI（
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2FSK信号的调制方法有两种:
模拟调频法：利用一个矩形脉冲序列对一个载波进
行调频。
2FSK键控法：利用受矩形脉冲序列控制的开关电
路对两个不同独立频率源进行选通。
2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。
s(t) 模拟调 e0(t)
～ f1
1001
k
e0(t) s(t)
t
频器
～
➢ 直流分量小。当二进制符号“1”、“0”等可能 出现
时，无直流成分； ➢ 接收端判决门限为0，容易设置并且稳定，因此抗
干扰能力强； ➢ 可以在电缆等无接地线上传输。
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3. 单极性归零（RZ）码 归零码是指它的有电脉冲宽度比码元宽度窄，
每个脉冲都回到零电平。 优点是可以直接提取同步信号，它是其它码型
2ASK信号解调的方法 2ASK调制解调仿真
相干检测法：如图所示。 相干检测就是同步解调，要求接收机产生一个 与发送载波同频同相的本地载波信号，利用此载波 与收到的已调信号相乘，输出信号再经低通滤波滤 除第二项高频分量后，即可输出信号。
2ASK信号 BPF
e0(t)
y(t)
z(t)
x LPF
cosωct 解调器
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2ASK信号的调制方法有两种: 图（a）是一般的模拟幅度调制方； 图（b）是一种键控方法，这里的开关电路受控制; 图（c）给出了 波形示例。
s(t) x e0(t)
cosωct (a)
～
载波
1001
k
e0(t) s(t)
t
e0(t)
s(t)
t
(b)
(c)
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2、频带利用率
2ASK系统和2PSK（2DPSK）系统频带宽度 相同，2FSK系统的频带宽度大于2ASK系统和 2PSK（2DPSK）系统的频带宽度。因此，从频 带利用率上看，2FSK调制系统最差。
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3. 对信道特性变化的敏感性 信道特性变化的灵敏度对最佳判决门限有一定的
1、单极性非归零（NRZ）码 二进制符号“1”和“0”分别对应正电平和零电
平，在整个码元持续时间电平保持不变。 单极性NRZ码的主要特点： ➢ 有直流分量，无法使用一些交流耦合的线路和
设备； ➢ 不能直接提取位同步信息； ➢ 抗噪性能差； ➢ 传输时需一端接地。
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2、双极性不归零（NRZ）码 “1”和“0”分别对应正、负电平，其特点为：
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2FSK
BPF1
f1 中心频率
f2
BPF2
x
LPF
cos c1t
x
LPF
cos c2t 解调器
v1
抽样
s(t)
判决器
v2
定时脉冲
2FSK的调制解调仿真演示
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25Biblioteka 、二进制数字相位调制1、二进制相移键控（2PSK）
原理及实现方法 绝对相移是利用载波的相位（指初相）直接表
对具有变压器或其它交流隅合的传输信道来说， 不易受隔直特性的影响。 ➢ 若接收端收到的码元极性与发送端的完全相反， 也能正确判决。
➢ 便于观察误码情况。
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6. HDB3码 AMI码有一个重要缺点，即它可能出现长的连
0串，会造成提取定时信号的困难。 HDB3码的编码规则为：
（1）先把消息代码变成AMI码； （ 2）当出现4个或4个以上连0码时进行处理，即引
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设计数字基带信号码型应考虑以下原则： （1）码型中应不含直流或低频分量尽量少 ; （2）码型中高频分量尽量少 ; （3）码型中应包含定时信息 ; （4）码型具有一定检错能力 ; （5）低误码增殖; （6）高的编码效率； （7）编译码设备应尽量简单。
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数字基带信号的常用码型
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例如：
(a)代码： 0 1 0000 1 1000 0 0 10 1
(b) AMI码：0 +1 0000 -1+1000 0 0 -10+1
(c)加V： 0 +1000V+-1+1000 V+0 -10+1 (d)加补信码 0 +1000V+-1+1 B 0 0 V-0+10 -1 (e) HDB3： 0+1000+1–1+1-1 0 0-1 0+10 –1
f2
s(t)
e0(t) t
f1 f2 f2 f1
(a)
(b)
(c)
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2FSK信号的解调 数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相
干检测法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。 下面仅相干检测法进行介绍。
相干检测解调电路是同步检波器，原理如图。 带通滤波器起分路作用。它们的输出分别与相 应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二 倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判 决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值 进 行比较判决，即可还原出基带数字信号。
100010
(a) (b)
(c) (d) (e) (f) (g) (h)
图4-10 基带传输系统各点波形
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三、 眼 图
眼图就是用实验方法宏观监测系统的性能。 眼图的概念：
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一种图形。
从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影 响，从而估计系统优劣程度。
入破坏码V和补信码 ；原来的二进制码元 序列中所有的“1”码称为信码，用符号B表示。
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信码B与破坏符号V的正负必须满足如下两个 条件：
① B码和V码各自都应始终保持极性交替变化的 规律，以便确保编好的码中没有直流成分；
② V码必须与前一个码（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，那么应该在四个连“0”码的第一个“0”码位置 上加一个与V码同极性的补信码，用符号表示，并 做调整。
图5-24 2DPSK信号的波形
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2DPSK调制演示
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2DPSK信号的解调
一种是差分相干解调，另一种是相干解调-码变 换法。
相干解调-码变换法方框图如图。2PSK解调器 将输入的2DPSK信号还原成相对码 ，再由差分译 码器把相对码转换成绝对码 。
s2DPSK(t) BPF
× LPF
HDB3码的译码却比较简单，同时它对定时信 号的恢复是极为有利的。HDB3是CCITT推荐使用 的码之一。
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二、数字基带系统的工作原理
输入
脉冲 {dk} 形成器
发送 滤波器
信道
接收 滤波器
d(t)
gT(t)
yr(t)
定时脉冲
噪声n(t)
抽样 判决
y(t) cp
同步提 取电路
码 元 输出 再 生 {dk'}
第3章 数字基带与频带传输系统
3.1 数字基带传输系统 3.2 数字频带传输系统
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3.1 数字基带传输系统
一、数字基带信号码型
基带信号的要求主要有两点： （1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制 成适合于传输用的码型； （2）对所选的码型的电波形的要求，期望电波形适 宜于在信道中传输。
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{d k}
100110