数字基带传输系统

【例】 假设P=1/2（等概），求单、双极性非归零（NRZ）矩形脉冲序列和 单、双极性归零（RZ）矩形脉冲序列的功率谱。
讨论： （1）信号带宽主要取决于单个脉冲的频谱。 若以谱的第1个零点计算，NRZ（ TS）基带信号的带宽为 Bs 1/ fs ； RZ（ TS / 2）基带信号的带宽为BS 1/ 2 fS。其中，fS 1/TS是位定时信号的频率， 在数值上与码元速率 RB相等。 （2）单极性RZ信号中有定时分量（即 分fS 量），可直接提取。 （3）双极性NRZ或RZ信号没有离散谱（等概时），既没有直流分量也没有定时分量
分析结果：
数字基带信号可表示为
s(t)
∞
ang(t nTs )
n∞
式中，Ts 为码元持续时间；g(t)为某种脉冲波形；an为第n个码元所对应的电平值，例如，对于
双极性基带信号，有
E, 以概率P an E, 以概率(1 P)
由于an 是一个随机量，所以数字基带信号s(t) 通常是一个随机的脉冲序列，
满足或部分满足以上原则的线路码有很多。
几种常用的线路码
AMI码、 HDB3码 双相码和CMI码 nBmB码、多电平码
（a） AMI码（传号交替反转码）
编码规则：将信码中的“1”交替编成“+1”和“−1”，而“0”保持不 变。例如：
信码： 1 0 0 0 0 1 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1… AMI码：+1 0 0 0 0 −1 0 00 0 +1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 +1−1…
接收 滤波器
抽样 判决
定时信息 提取
基带信号 输出
数字基带传输系统
信道
数字解调
基带信号
恢复输出 抽样判决
随机噪声干扰
定时信息 提取
数字频带传输系统
6.2 数字基带信号的功率谱
研究目的：
观察信号中的频谱成分（如直流分量、定时分量） 确定信号带宽。
分析方法：
根据维纳-辛钦定理； 利用计算机仿真等。
◆ 数字基带信号与信道信号间的变换 。（由调 制解调器完成）
3、 数字基带传输系统模型
数字 基带信号
波形 发送 变换器 滤波器
干扰 信道
匹
配均 滤衡 波器 器
抽样 判决器
数字 基带信号
信道信号形成器
同步
提取
数字基带传输系统模型
数字 基带信号
信道信号 形成器
数字基带 信号输入
数字调制
信道
随机噪声 干扰
时的一种过渡码型。
（d）双归零码 它兼有双极性和归零波形 的特点
Ts
归零（RZ）：占空比 /Ts <1；
常用半占空波形（ /Ts =50%）
（e）差分码
基特本点码：用型相邻码元电平的跳变或不变来表示信息码元，而与本码元的电平无 关。 传号差分：“1”变， “0”不变； 空号差分：“0”变， “1”不变； 优点：可以消除设备初始状态不确定性的影响， 应用：在相位调制系统中可用于解决载波相位模糊问题。
可见，AMI码的波形是三电平（正、负、零）的半占空归零码波形。
优点： ❖ 无直，且高、低频分量少； ❖ 具有宏观自检能力； ❖ 编译码电路简单。
应用： AMI码是北美电话系统中
时分复用基群的 线路接口码型。
缺点：当信码出现连“0”串时，不利于定时信息的提取。 解决：扰码；采用HDB3码。
（b）HDB3码（3阶高密度双极性码）
6.3 数字基带传输的常用码型
1、基本码型
（b）双极性码
优点：无直流分量（等概）、抗扰能力
（a）单极性码
较强。
特点：含直流和低频分量
应用：V.24、RS-232C接口标准和数字
应用：设备内部和数字调制器中。 调制器中。
（c）单归零码
特应基点用本：：可作码从为中其型直他接码提型取提位取定同时步信时号钟，
式中，fs 1/Ts ；G1( f )和 G2 ( f )分别为 g1(t和) g2(t) 的频谱。
讨论：
（1）功率谱PS( f ) 通常包含连续谱（第1项）和离散谱（第2项）。
（2）连续谱始终存在，频谱的形状取决于 g1(t) 、g2(t)的频谱。 通常，根据连续谱可以确定信号的频带宽度，
（3）离散谱是否存在，取决于g1(t) 和g2(t) 及其出现的概率。 对于双极性信号g1(t) g2(t) g，(t) 且P=1/2（等概）时，没有离散谱。 根据离散谱可以确定信号中是否含有直流分量和定时分量。
编码规则：（结合例子表述）例如： 信码： 1 000 1 1 0 00 0 1 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 00 0 1 1
HDB3码：-1 000+1−1 0 00 V- +1 0 00 V+ −1+1 B-00 V- B+00 V+ −l +1 HDB3码的波形也是三电平的半占空归零码波形，其功率谱如图所示:
6.1概述 6.2数字基带信号的波形与频谱 6.3数字基带传输的常用码型 6.4无码间串扰的基带传输系统 6.5眼图和均衡
6.1 概述
6.1 概述
1、 数字通信系统基本概念
◆ 数字基带传输是在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，直接传输基带 信号。 ◆ 数字频带传输是将数字基带信号经过载波调 制，把频谱搬移到高频处在带通型信道（如各种 无线信道和光信道）中传输。
以上基本码型一般用于设备内部和近距离的传输，或用作过渡码型。
2、线路码型
码型变换 主要目的
把信码变换成适合在信道中传输 的码型（简称线路码或传输码）
改变信号的功率谱形状或成分， 以适应基带传输的要求
选码原则
Content Title
无直流分量，且低频分量小； 含有定时信息； 减少频谱高频分量，以节省传输频带； 抗噪声能力强； 编译码简单。
◆ 数字基带信号是从计算机中直接产生的，未 经任何处理的二进制（或多进制）的脉冲序列 ຫໍສະໝຸດ Baidu号。
特点：基带信号往往包含丰富的低频分量， 甚至直流分量。
例如：
计算机输出的二进制序列
电传机输出的代码
PCM码组，ΔM序列
2、 数字通信系统信号的重要变换
◆ 消息（离散的或连续的）与数字基带信号间的 变换。 （由发收终端设备完成）
其频谱特性需要用功率谱来描述。
对于二进制的随机脉冲序列s(t)，设： “0”— ，以概率 P出现 “1”— ，以概率（1-P）出现
则s(t)的双边功率谱密度为 ∞ PS ( f ) fSP(1 P) G1( f ) G2 ( f ) 2 + m∞ fS[PG1(mfS) (1 P)G2(mfS)] 2 δ( f mfS)