现代通信系统原理第4章 数字基带传输系统

现代通信系统原理 22
第4章 数字基带传输系统
经整理后无码间串扰的条件为：
1(或常 ) 数 k0
h(kb T) 0
k0
可以找到很多能满足这个要求的系统，例如
h(t) 1
-4Tb -3Tb -2Tb -Tb 0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb t
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第4章 数字基带传输系统
声引起的误码率。
s(t )
+
{ak }
GR ( ) x(t)
接 收 s(t) 抽 样
滤波器
判决器
nR (t)
{ak }
n(t)
抽样脉冲 Vd
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图4-18抗 噪 性 能 分 析 模 型
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第4章 数字基带传输系统
若二进制基带信号为双极性，则在抽样
时刻x(t)的取值为：
设判决门限为Vd，则 x(kT b)Vd，判为“1”码
x(kT b)Vd ，判为“0”码 可能出现两种判决错误：原“1”错判成 “0”或原“0”错判成“1”，图中带“×”的码 元就是错码。下面分析由于信道加性噪声引 起这种误码的概率，即误码率。
(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 B0 0 V-0+10 -1
(e) HDB3： 0+1000+1–1+1-10 0-1 0+10 –1
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。
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。
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第4章 数字基带传输系统
例如：
(a)代码： 0 1 0000 1 1000 0 0 10 1
k
为了判定第j个码元aj的值，应在tjTbt0瞬
间对y(t)抽样。显然，此抽样值为：
y(jTbt0)akh(jT bt0)kb TnR(jT bt0)
k
akh(jk)Tbt0nR(jT bt0)
k
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a jh ( t0 ) a k h (j k ) T b t0 n R (jb T t0 )
（2）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。
（3）便于观察误码情况。
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第4章 数字基带传输系统
7. 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；
4. 双极性归零（RZ）码 双极性归零码具有双极性不归零码的抗
干扰能力强及码中不含直流成分的优点，应 用比较广泛。
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5. 差分码 在差分码中，“1”、“0”分别用电平跳
变或不变来表示。 编码：遇到“1”状态反转、“0”状态不
变； 译码：有变化为“1”，没变化为“0”。 特点：即使接收端收到的码元极性与发
d(t)ak(tkT b)
k 现代通信系统原理 18
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发送滤波器至接收滤波器总的传输特性为：
H ( ) G T ( )C ( )G R ( )
则由图可得抽样判决器的输入信号为：
y ( t) d ( t)* h ( t) n R ( t) a k h ( t kb )T n R ( t)
10. 多进制码 （具体情况见书p89）
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4.1.3 数字基带信号功率谱 不同形式的数字基带信号具有不同的频
谱结构，分析数字基带信号的频谱特性，以 便合理地设计数字基带信号。
可以证明，随机脉冲序列双边功率谱为：
P x()fbp(1p)G 1(f)G 2(f)2
4.3.1 理想基带传输系统 理想基带传输系统的传输特性具有理想
低通特性，其传输函数为：
H() 1 0(或常数 ） bb//22
相应的时域表达式为：
h t 2 B(2 S B a )tB 2 b 2f2 b
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H ( ) 1
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4.3.2 无码间串扰的等效特性
经数
1 /Tb H( 2i)ejkbTd
2 /Tb i
Tb
2
Tb
要满足无码间串扰，则要求
H e(q ) i H (2 T bi) 常 0 数T b （ ） 比 //T T b b 如
图4-10 基带传输系统各点波形
{d k}
100110
d(t)
gT(t) yr(t) y(t)
cp
yk(t)
{dk' }
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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4.2.2 基带传输系统的码间串扰
一般情况下，=0～1时，Bfb/2～ fb ， 频带利用率为2～1Baud/Hz。可以看出 越
大，“尾部”衰减越快，但带宽越宽，频带
利用率越低。
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4.4 无码间串扰基带系统的抗噪声性能
码间串扰和噪声是影响接收端正确判
决，从而造成误码的因素。本节来讨论噪
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8. Manchester码 该码又称为数字双相码或分相码。其特点
是每个码元用两个连续极性相反的脉冲来表示。 如“1”码用正、负脉冲表示，“0”码用负、正 脉冲表示，以太网采用分相码作为线路传输码。
9. CMI码
其编码规则为：“1”码交替用“00”和 “11”表示；“0”码用“01”表示。
（a）
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0 t0 t0 Tb t0 2Tb
t
（现b）代通信系统原理 20
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考虑到实际应用时，定时判决时刻不一 定非常准确，这样的尾巴拖得太长，当定时 不准时，任一个码元都要对后面好几个码元 产生串扰，或者说后面任一个码元都要受到 前面几个码元的串扰。因此对系统还要求适 当衰减快一些，即尾巴不要拖得太长。
等可能出现时，无直流成分； （2）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； （3）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 它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型。
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4.3.3 实用的无码间串扰基带传输特性
理想冲激响应的尾巴衰减很慢的原因是
系统的频率特性截止过于陡峭，进行“圆滑”
处理可以减小拖尾，通常被称为“滚降”。
而滚降系数定义为： W 2
W1
H 0 ( )
H1 ( )
H ( )
+
=
W1 W2 W1 W2
fbp1G (mb)f(1p)G 2(mb)f 2(fmb)f m
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结论：
（1）随机脉冲序列功率谱包括两部分：连 续谱（第一项）和离散谱（第二项）。
（2）当 g1(t)、g2 (t)、p及 T b 给定后，随机 脉冲序列功率谱就确定了。
传输过程中第4个码元发生了误码，产生 该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性。
基带传输系统的数学模型如图所示：
发送
传输
接收
滤波器
信道
滤波器
{ak } G (ω) T
C(ω) +
G (ω) R
抽 样 {ak }
判决
d (t)
y(t)
d (t )
n(t)
位同步
发送滤波器输入信号可以表示为：
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输入序列若以的码元速率1/Tb进行无码 间串扰传输时，所需的最小传输带宽为1/2Tb （Hz）,通常称1/2Tb为奈奎斯特带宽。
频带利用率是指码元速率和带宽的比值：
Rb /B
显然，理想低通传输函数具有最大的频 带利用率，其值为2Baud/Hz。但是，理想基 带传输系统实际上不可能得到应用。这是因 为首先物理不可实现的；其次，拖尾很大。
送端完全相反，也能正确地进行判决。
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第4章 数字基带传输系统
6. AMI码 这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三
电平的符号序列，其优点如下：
（1）在“1”、“0”码不等概率情况下，也 无直流成分，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。