教学资源 27线路码型：单双极性NRZ-RZ码 电子教案
实验三 码型变换实验
实验三码型变换实验一、实验目的1．了解几种常见的数字基带信号。
2．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
3．掌握用FPGA实现码型变换的方法。
二、实验内容1．观察NRZ、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码的波形。
2．观察全0码或全1码时各码型波形。
3．观察HDB3码、AMI码、BNRZ码正、负极性波形。
4．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
5．自行设计码型变换电路，下载并观察输出波形。
三、实验器材1．信号源模块2．码型变换模块3．20M双踪示波器一台4．频率计（可选）一台5．PC机（可选）一台6．连接线若干四、实验原理1．编码规则①NRZ码(见教材)②RZ码(见教材)③BNRZ码－双极性不归零码1 0 1 0 0 1 1 0＋E-E④BRZ码－双极性归零码1 0 1 0 0 1 1 0＋E-E⑤AMI码(见教材)⑥HDB3码(见教材)⑦BPH码BPH码的全称是数字双相码（Digital Diphase），又叫分相码(Biphase，Split-phase)或曼彻斯特码（Manchester），其编码规则之一是：0 01（零相位的一个周期的方波）；110（π相位的一个周期的方波）。
例如：代码： 1 1 0 0 1 0 1双相码： 10 10 01 01 10 01 10这种码既能提取足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。
但带宽要宽些。
⑧CMI码CMI码的全称是传号反转码，其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0”码用“01”表示。
例如：代码： 1 1 0 1 0 0 1 0CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。
该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型。
在光纤传输系统中有时也用CMI码作线路传输码型。
2011-2012第二学期通信原理期末试题
一、判断1、不管m(t)是什么信号，在m(t)cosωct的频谱中都没有离散谱fc.2、在数字通信中，若无码间串扰，则误码率为0。
3、单极性数字信号的连0码时间越长，要求位同步器的同步保持时间也越长。
4、只要无误码，则PCM接收机输出模拟信号中就无噪声5、数字基带系统的频带利用率不可能大于2bit/(s.Hz)6、在频带利用率方面QPSK通信系统优于2PSK通信系统二、填空题1、时分复用的话路数越多，信息速率（）。
2、在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中，可靠性最好的是（），有效性最好的是（）3、均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是（），非均匀量化器可以提高（）信号的量化信噪比。
4、若信息速率为Wbit/s,则2PSK、4PSK信号的谱零点带宽分别为（）和（）Hz5、设基带系统使用了五抽头的预置式自动均衡器，则此系统冲激响应的抽样值等于0的个数最少为（），不等于0的个数最少为（）6、通过眼图，可以观察到（）和（）的大小7、调频信号20cos(2*108π+8cos400πt)的最大频偏为（）Hz，带宽为（）Hz8、当无信号时，加性噪声是否存在？（），乘性噪声是否还存在？（）9、设信息速率为1.2kbit/s，则2ASK信号和4DPSK信号的频谱过零点带宽分别为（）和（）。
10、广义平稳随机过程的两个特点分别是（）和（）。
11、线性PCM编码器的抽样信号频率为8kHz,当信息速率由80kbit/s下降到56kbit/s时，量化信噪比增大（）dB.12、对于2DSK、2ASK、2FSK通信系统，按可靠性好坏，排列次序为（），按有效性好坏，排列次序为（）。
13、均匀量化器的量化噪声功率与信号大小（）关，适用于动态范围（）的信号，非均匀量化器可以改善（）信号的量化信噪比，适用于动态范围（）的信号。
14、对某模拟信号进行线性PCM编码，设抽样频率为8kHz,编码位数为7，则此PCM信号的信息速率为（）。
17、线路码型
Lecture Notes 17 2004/10/261/1 线路码型一 线路码型线路码型：一种数字通信信号的设计，主要用于基带设备连接（如交换机连接传输设备、网卡连接hub 等）、磁记录、以及其它用途。
应用要求：在没有“独立等概”这个假设下（要求对信源透明，即可以支持任意信源），要求（视应用之不同，可能有多有少）：（1） 可隔直流连接。
注意隔直流电路除了不能允许直流线谱分量通过外，也不能让0频及其附近的连续谱分量通过。
（2） 利于提取时钟。
这一点归结为希望有丰富的电平跳变。
（我们后面讲为什么）（3） 高速长距离连接时希望带宽不要太宽（高频分量要少）（4） 某些应用希望能够提供出错告警这样的功能（比如能发现电缆是否接通）。
技术思路：一般是在常规的NRZ 或者RZ 脉冲的基础上，通过编码的手段，引入相关性以达到上述目的。
注意线路码型的概念中同时包括了编码和波形两个因素，不过这里的波形是简单的矩形脉冲。
二 常用的线路码型1. AMI 码： 半占空单极性RZ 信号的基础上，传号（指“1”）的极性交替反转。
注意主瓣带宽是 b R ，不是 2b R （普通RZ 的主瓣带宽是 2b R ）2. HDB3码：欧洲、中国PCM 一、二、三次群的接口标准。
讲稿 在AMI 基础上克服了长连0问题。
规则：(a )从前到后，遇到的0000变成000V 或者B00V （V 、B 实际是 1±）；(b )V 总与前面的非0符号同极性，与前一个V 反极性；(c )除V 以外，所有非0符号总和它前面的非0符号极性相反。
特点：(a )至多3连0；(b )主瓣带宽同AMI 。
3. CMI 码：欧洲、中国PCM 四次群的接口标准规则：“1”—极性交替的NRZ 脉冲，“0”—比特中间有正跳变。
如果AMI 用NRZ 脉冲，则CMI 只是把AMI 中的“0”变成了正跳变。
特点：有时钟频率的线谱分量，主瓣带宽 2b R （规则比HDB3简单，因此高速下容易实现，但因带宽宽，所以传输距离有限制）4. 数字双相码（分相码、Manchester 码）：10BASE-T 以太网。
通讯线路编码类型总结
通讯线路编码类型总结通信线路的编码就像商品的包装，商品包装的目的是使商品更适合运输，在运输过程中不受损，同样，线路编码的目的就是使编码后的二进制数据更适合线路传输。
常用的光接口码型有NRZ、NRZI；电接口码型有HDB3、BnZS、CMI、Manchester、MLT-3。
NRZ码：NRZ即Non-Return to Zero Code,非归零码，光接口STM-NO、1000Base-SX、1000Base-LX采用此码型。
NRZ是一种很简单的编码方式，用0电位和1点位分别二进制的“0”和“1”，编码后速率不变，有很明显的直流成份，不适合电接口传输。
NRI编码如下图所示：NRZI码：NRZI即Non-Return to Zero Inverted，非归零反转码，光接口100Base-FX使用此码型。
编码不改变信号速率。
NRZI编码规则：1).如果下一个输入二进制位是“1”，则下一个编码后的电平是当前电平跳变后的电平；2).如果下一个输入二进制位是“0”，则编码后的电平与当前保持一致。
NRZI编码如下图所示：NRZ和NRZI都是单极性码，即都只有正电平和零电平，没有负电平，所以NRZ和NRZI码中有很多直流成份，不适合电路传输，并且NRZ和NRZI 编码本身不能保证信号中不包含长连“0”或长连“1”出现，不利于时钟恢复。
MLT-3码：MLT-3即Multi-Level Transmit -3，多电平传输码，MLT-3码跟NRZI码有点类型，其特点都是逢“1”跳变，逢“0”保持不变，并且编码后不改变信号速率。
如NRZI码不同的是，MLT-3是双极性码，有”-1”、“0”、“1”三种电平，编码后直流成份大大减少，可以进行电路传输，100Base-TX采用此码型。
MLT-3编码规则：1).如果下一输入为“0”，则电平保持不变；2).如果下一输入为“1”，则产生跳变，此时又分两种情况。
(a).如果前一输出是“＋1”或“－1”，则下一输出为“0”；(b).如果前一输出非“0”，其信号极性和最近一个非“0”相反。
数字基带信号的码型
4.1.1 数字基带信号的码型设计原则所谓数字基带信号，就是消息代码的电脉冲表示――电波形。
在实际基带传输系统中，并非所有的原始数字基带信号都能在信道中传输，例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变；再例如，一般基带传输系统都是从接收到的基带信号中提取位同步信号，而位同步信号却又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0” 符号，则基带信号可能会长时间出现0 电位，从而使位同步恢复系统难以保证位同步信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其它要求，从而导致对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的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。
前一问题称为传输码型的选择，后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既彼此独立又相互联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
本节讨论前一问题，后一问题将在下面几节中讨论。
传输码（常称为线路码）的结构将取决于实际信道的特性和系统工作的条件。
概括起来，在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则：(1)码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。
(2)码型中高频分量尽量少。
这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还可以减少串扰。
串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。
(3)码型中应包含定时信息。
(4)码型具有一定检错能力。
若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测。
(5)编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即能适用于信源变化。
这种与信源的统计特性无关的性质称为对信源具有透明性。
(6)低误码增殖。
对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称为误码增殖。
数字基带信号的码型课件
9.1.2 二元码
常见的几种二元码：
❖ 1.单极性非归零码 ❖ 2.双极性非归零码 ❖ 3.单极性归零码 ❖ 4.差分码 ❖ 5.数字双相码 ❖ 6.传号反转码(CMI码) ❖ 7.密勒码(延迟调制码) ❖ 8.5B6B码
1.单极性非归零码
编码规则：
信号脉冲的低电平和高电平分别表示二进制代码“0”和“1”。
缺点：出现长串连“0”时，造成提取定时信号困难。
2.HDBn码
HDBn码是n阶高密度双极性码的缩写，解决AMI码 中连“0”码的问题，其中应用最广泛的是HDB3码。
HDB3编码规则:
（1）检测消息码中“0”的个数。当连“0”数目小于等 于3时，HDB3码与AMI码一样，+1与-1交替；
（2）当连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小
特点：没有直流分量；有频繁出现的波形跳变，便于恢复
定时信号；而且具有检错能力。
7.密勒码
编码规则：用码元周期中点出现跳变表示“1”，否
则表示“0”；但当出现连续“0”时，则在前一个 “0”结束（后一个“0”开始）时出现电平跳变。
特点：Miller码脉冲宽度最大为两个码元周期，最
小为一个码元周期，可以检测传输误码或线路故障。
variable count_mov : integer range 0 to 16; --移位计数器
begin
if start='0' then latch_cnt:='0';
--异步复位
latch_cfm:='0'; latch_sig:='0';
count_fri:=3;count_mov:=16;
latch_sig:=latch_dat(15); --二进制码高位移入latch_sig中
基带信号的常见码型变换实验
实验二基带信号的常见码型变换实验一、实验原理在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：1)相应的基带信号无直流分量，且低频分量少；2)便于从信号中提取定时信息；3)信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰；4)不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；5)编译码设备要尽可能简单1.1单极性不归零码（NRZ码）单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。
1.2双极性不归零码（BNRZ码）二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。
1.3单极性归零码（RZ码）单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。
单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。
1.4双极性归零码（BRZ码）它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。
1.5曼彻斯特码曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。
编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。
曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。
1.6CMI码CMI码是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码规则：6)“1”码交替的用“11“和”“00”两位码表示；7)“0”码固定的用“01”两位码表示。
1.7 AMI/HDB3码AMI码的全称是传号交替反转码。
这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的＋1、－1、＋1、－1…HDB3码是三阶高密度码的简称。
码型变换
实验一码型变换一、实验目的1．了解几种常用的数字基带信号。
2．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
3．掌握常用CPLD实现码型变换的方法。
二、实验内容1．观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。
2．观察全0码或全1码时各码型的波形。
3．观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。
4．观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材1．信号源模块一块2．⑥号模块一块3．⑦号模块一块4．20M双踪示波器一台5．连接线若干四、实验原理1．基本原理在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。
例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输PCM信号等。
这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统，它的基本结构如图15-1所示。
干扰图1-1 基带传输系统的基本结构2．编码规则1）NRZ码NRZ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。
例如：1 0 1 0 0 1 1 0＋E2）RZ码RZ码的全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。
例如：1 0 1 0 0 1 1 0＋E3）AMI码AMI码的全称是传号交替反转码。
这是一种将信息代码0(空号)和1(传号)按如下方式进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0,而把代码中的1交替地变换为传输码的+1，-1，+1，-1，……。
例如：信息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1……AMI码：+1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1……由于AMI码的传号交替反转，故由于它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。
这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。
单极性归零(RZ)波形及其Matlab仿真
单极性归零（RZ ）波形及其仿真1. 仿真原理及思路功率信号f (t)的平均功率：()Tf TTT P P(f )df limf t dt∞+-∞-→∞==⎰⎰212。
该信号的双边功率谱密度P(f )为：T T F (f )P(f )limT→∞=2，其中S f T ()是s t ()截短后的傅氏变换，S f T ()2是s t T ()的能量谱，()S f TT 2是s t T ()在截短时间内的功率谱。
对于仿真系统，若x 是时域取样值矢量，X 是对应的傅氏变换，那么x 的功率谱便为矢量P=(X.*conj(X))/T 。
对于采用归零（RZ ）及不归零（NRZ ）矩形脉冲波形的数字信号，可以用简单的方法信号矢量s 。
设a 是码元矢量，N 是总取样点数，M 是总码元数，L 是每个码元内的点数，那么NRZ 信号可这样获得：s=zeros(1,N); for ii=1:L, s(ii+[0:M-1]*L)=a; end对于，若Rt 是要求的占空比，dt 是仿真系统的时域采样间隔，则RZ 信号的产生方法是：s=zeros(1,N); for ii=1:Rt/dt, s(ii+[0:M-1]*L)=a; end首先，利用rand 函数产生一个尺寸为1*M 的矩阵，其元素按均匀分布随机取值于区间[0,1]，并用round 函数对其四舍五入，得到一个随机产生的0,1序列；其次，利用for 循环产生码元长度为L 点，码元为0,1，且占空比为50%的单极性归零码，并画出其波形图；最后，计算该RZ 的功率谱密度，并画出其波形。
2. 程序流程图3. 仿真程序及运行结果 仿真程序：%实验二：画出单极性归零码及其功率谱 close all clear allglobal dt t df N N=2^14; %采样点数 L=64; %每码元的采样点数 M=N/L; %码元数 Rb=2; %码速率为2Mb/s Ts=1/Rb; %码元间隔 dt=Ts/L; %时域采样间隔Rt=0.5; %占空比df=1/(N*dt); %频域采样间隔T=N*dt; %截短时间Bs=N*df/2; %系统带宽t=linspace(-T/2,T/2,N); %时域横坐标f=linspace(-Bs,Bs,N); %频域横坐标EP=zeros(1,N);for jj=1:100a=round(rand(1,M)); %产生M个取值0，1等概的随机码s=zeros(1,N); %产生一个N个元素的零序列for ii=1:Rt*Ts/dts(ii+[0:M-1]*L)=a;%产生单极性归零码endQ=t2f(s); %付氏变换P=Q.*conj(Q)/T; %P为单极性归零码的功率EP=(EP*(jj-1)+P)/jj; %累计平均endaa=30+10*log10(EP+eps);%加eps以避免除以零figure(1)set(1,'Position',[10,350,600,200])%设定窗口位置及大小figure(2)set(2,'Position',[10,50,600,200])%设定窗口位置及大小figure(1)plot(f,aa,'g')xlabel('f(MHZ)')ylabel('Ps(f)')axis([-15,+15, 1.1*min(aa), 1.1*max(aa)])grid onfigure(2)plot(t,s,'r')xlabel('t(ms)')ylabel('s(t)(V)')axis([-10,+10,1.1*min(s),1.1*max(s)])grid on4. 程序结果：输入取样点数=2^k,k=14，得到如下波形：5. 实验结果分析由上图结果可以看单极性归零码序列的功率谱密度不仅含有离散的直流分量及连续谱,而且还包含离散的时钟分量和奇次谐波分量，功率谱主瓣宽度为码元速率2Rb Mb/s 。
码型变换实验
码型变换目录一、实验目的 (2)二、实验工作原理 (2)1.码型变换原则 (2)2.常见码型变换类型 (2)3.码型变换原理 (5)4.实验框图及功能说明 (6)5.框图中各个测量点说明 (6)三、实验任务 (6)四、实验步骤 (7)1.实验准备 (7)2.单极性不归零码（NRZ 码） (7)3.双极性不归零码（BNRZ 码） (9)4.单极性归零码（RZ 码） (11)5.双极性归零码（BRZ 码） (13)6.曼彻斯特码 (15)7.密勒码 (17)8.成对选择三进码（PST 码） (18)9.关机拆线 (20)五、实验报告分析 (20)一、实验目的1. 熟悉 RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼彻斯特、密勒、PST 码型变换原理及工作过程；2. 观察数字基带信号的码型变换测量点波形。
二、实验工作原理1.码型变换原则在实际的基带传输系统中，在选择传输码型时，一般应考虑以下原则：(1).不含直流，且低频分量尽量少；(2).应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；(3).功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；(4).不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；(5).具有内在的检错能力，即码型具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观检测；(6).编译码简单，以降低通信延时和成本。
2.常见码型变换类型(1) 单极性不归零码（NRZ 码）单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E 的正电平表示，“0”用零电平表示，如下图所示。
单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。
图2-1 单极性不归零码示意图(2) 双极性不归零码（BNRZ 码）二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，如下图所示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。
图2-2 双极性不归零码示意图(3) 单极性归零码（RZ 码）单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平，如下图所示。
教学资源 44编码 电子教案
编码一、教学目标：1了解编码的定义2 掌握模拟信源编码的码字和码型3 掌握常用码型比较4理解码位的选择与安排二、教学重点、难点：重点掌握模拟信源编码的码字和码型和常用码型比较三、教学过程设计：1编码定义模拟信息源输出的模拟信号m(t)经抽样和量化后得到的输出脉冲序列是一个M进制（一般常用128或256）的多电平数字信号，如果直接传输的话，抗噪声性能很差，因此还要经过编码器转换成二进制数字信号后，再经数字信道传输。
把量化后的信号电平值变换成二进制码组的过程称为编码。
一般，把M个量化电平用n 位二进制码来表示即M＝2n 。
n位码元组成一个码组或称为一个码字。
2码字和码型⑴码字二进制码具有抗干扰能力强，易于产生等优点，因此，在脉冲编码调制中一般采用二进制码。
对于Q个量化电平，可以用k位二进制码来表示，其中的每一个码组称为一个码字。
为保证通信质量，目前国际上多采用8位编码的PCM 系统。
⑵码型码型指的是代码的编码规律，其含义是把量化后的所有量化级，按其量化电平的大小次序排列起来，并列出各对应的码字，这种对应关系的整体就称为码型。
在PCM 中常用的二进制码型有三种：自然二进码、折叠二进码和格雷二进码（反射二进码）。
下表列出了用4位码表示16个量化级时的这三种码型。
表 1 常用二进制码型3常用码型比较 ⑴ 自然二进码自然二进码就是一般的十进制正整数的二进制表示，编码简单、易记，而且译码可以逐比特独立进行。
若把自然二进码从低位到高位依次给以2倍的加权，就可变换为十进数。
这种“可加性”可简化译码器的结构。
⑵ 折叠二进码是一种符号幅度码。
左边第一位表示信号的极性，信号为正用“1”表示，信号为负用“0”表示；第二位至最后一位表示信号的幅度。
由于正、负绝对值相同时，折叠码的上半部分与下半部分相对零电平对称折叠，故名折叠码。
其幅度码从小到大按自然二进码规则编码。
与自然二进码相比，折叠二进码的有如下优点：1）对于语音这样的双极性信号，只要绝对值相同，则可以采用单极性编码的方法，使编码过程大大简化。
第4章 数字基带传输 (2)
电子科技大学通信学院
K=-∞
R(k) DFT Pa ( f )
32/108
Pa ( f )
Ra (k )e j 2 fkTs
k
周期函数的傅 里叶级数形式
冲激
Pa
(
f
)
2 a
ma2
e , j 2 fkTs
k
e jk (2Ts ) f
电子科技大学通信学院
29/108
电子科技大学通信学院
30/108
4.2 数字信号的功率谱 与带宽
电子科技大学通信学院
31/108
Ra (k) E anank
maa22
,
ma2
,
k 0 k 0
只要合理地设计 Pa ( f ) 和 GT ( f ),
就可以控制数字PAM信号的功 率谱密度的形状。
2
第二项为离散线谱，各线谱的功率正比于
k
GT
Ts
, 相邻线谱的频率间隔为：
1 / Ts , 当数字序列 an 的均值 ma 0 时，离散线谱消失，此时：
Ps
(
f
)
2 a
Ts
GT ( f ) 2
Ps
(
f
)
2 a
Ts
GT ( f ) 2
rect
t
FT
产生MPAM信号的原理框图：
园顶的、三角形的， 在带宽有限的信道上，
采用升余弦谱脉冲。
gT (t)：冲激响应
发送滤波器
s(t)
n
线路编码
6.4.5脉冲同步与 脉冲同步与HDB3n编码 脉冲同步与 编码
中继器或接收机通常需要脉冲同步，根据所做的符合判决，来确 1/ T0 保在正确时刻进行采样。理论上讲，在 Hz 处有谱线存在的线路 编码（如单极性RZ和双极性OOK）本身就具有脉冲同步功能，因为 再生时钟信号所需要做的就是用滤波器或锁相环将该谱线提取出来。 不具有这类谱线的其他线路编码通常经过诸如整流等处理来产生时 钟信号（参见稍后的图6—26到图6—29）。实际PCM系统中经常使 用的双极性RZ（BRZ）线路编码就是这种情况。 虽然BER信号整流后就会得到单极性RZ信号，从而在 1/ T0 Hz处 产生一条谱线。但在实际当中，如果发送连零长串就会出现一个问 题，即在这种情况下，可能会因为脉冲定时锁相环的失锁而导致不 能实现脉冲同步，如图6—30所示。为了防止出现这种情况，许多 BER系统都改用密度双极性（HDBn）编码，此时，当连零的数量超 过n时，就会被一个特殊的代码所取代。对于多路复用比特率为2、8 和34Mbit/s的PCM系统而言，ITU-T提出的建议（G.703）是采用
n=3 (HDB3)的码（参见19.2节）。在HDB3中，连续的四个零会被 000V或100V取代，这里的V表示二进制数1，但所选择的符合必须违 反交替传号的规则，这样检测到的才是全零码的特殊序列，如图 6—12所示。而且，连续违反（V）脉冲的极性也是交替变化的，以 避免引入直流分量（采用两个可能的特殊000V 和100V就可以达到 这一目的，究竟选择哪一个码取决于从最后一个插入的码开始的1 的个数）。HDB的谱较BER信号变化不大（图6—11），HDB3有时也 称为B4ZS,表示四个零被取代的双极性信令。
如果符号是等概率的，则有极性二进制信令也具有判决门限为0 V 的优势，这意味着在接收机中无须自动增益控制（AGC）。
教学资源 28线路码型：差分码CMIDMI多进制码 电子教案
线路码型：差分码/CMI/DMI/多进制码一、教学目标：理解数字基带信号的常用码型：差分码/CMI/DMI/多进制码掌握以上4种线路码型的特点对应基带信号，画出以上4种线路码型的波形图二、教学重点、难点：差分码/CMI/DMI的波形特点与区别三、教学过程设计：考虑前面所讲的简单二电平码的缺点，引出数字通信系统对线路码型的要求：1）能限制信号带宽，减小功率谱中的高低频分量，从而减少基线漂移，减小码间干扰，有利于提高接收机的灵敏度。
2）能提供足够的定时信息，减少连“1”和连“0”的数目。
3）能提供一定的冗余，用于平衡码流、误码检测和公务通信。
引出本课的内容：1.差分码这种码型不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码。
通常以电平跳变表示1，以电平不变表示0，当然上述规定也可以反过来。
由于差分码型是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此称它为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性码为绝对码。
双相码在每个码元周期的中心点都存在电平跳变，所以富含位定时信息。
又因为这种码的正、负电平各半，所以无直流分量，编码过程也简单。
但带宽比原信码大1倍。
2.CMI码CMI是传号反转码的简称，与双相码类似，它也是一种双极性二电平码。
其编码规则是“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码则固定地用“01”表示。
CMI码易于实现，含有丰富的定时信息。
此外，由于10为禁用码组，不会出现三个以上的连码，这个规律可以用来宏观检错。
该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型，有时也用在速率低于8.44Mb/s的光缆传输系统中。
特点是比原始序列增加了20%的码速，但便于提取定时信息、低频分量小且同步迅速。
3.DMI码DMI也是一种双极性二电平码。
其编码规则是“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码则用“01”、“10”交替表示。
4.多进制码实际应用中还存在多于一个二进制符号对应一个脉冲的情形。
常见码型
4.1.2 常用的传输码型1、单极性非归零码（图4-1（a ））单极性非归零码用高电平和零电平分别表示二进制信息的“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变，故记为NRZ （Non-Return-to-Zero ）。
2、单极性归零码（图4-1（b ））单极性归零码也用高电平和零电平分别表示二进制信息的“1”和“0”，但与单极性非归零码不同的是，单极性归零码发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平，故记为RZ （Return-to-Zero ）。
设码元间隔为s T ，归零码脉冲宽度为τ，则s τ称为占空比。
图4-1（b ）中RZ 码占空比为50%。
从图4-1中可以看出，单极性码存在直流分量，且信号功率主要集中在低频部分，因此，不适宜作为信道传输码型。
但由于RZ 码中含有信号脉冲的重复频率，即信号功率谱在s f f =处存在着离散的谱线，通过窄带滤波即可提取位定时分量，因此单极性归零码是其它码型提取同步信息时采用的一种过渡码型。
即对于适合信道传输但不能直接提取同步信息的码型，可将其变成单极性归零码后提取同步信息。
在PCM （脉冲编码调制）设备内部，通常是从RZ 码中提取时钟。
（a ）s s s ss s tss s s s ss s s t （b ）（c ）t s s s(a)单极性非归零码；(b)单极性归零码；(c)双极性非归零码图4-1 常用二元码及其功率谱3、双极性非归零码（图4-1（c ））在这种码中，用正电平和负电平分别表示“1”和“0”。
与单极性非归零码相同的是，整个码元期间电平保持不变，因而在这种码型中不存在零电平。
如图4-1所示，上述三种最简单的二元码的功率谱中有丰富的低频乃至直流分量，这对于大多数采用交流耦合的有线信道来说是不允许的。
此外，当信息中出现长串的连续“1”或“0”时，非归零码呈现连续的固定电平。
由于信号中不出现电平跃变，因而无法提取定时信息。
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线路码型：单/双极性NRZ码
单/双极性RZ码
一、教学目标：
理解数字基带信号的常用码型：单极性NRZ码；双极性NRZ码；
单极性RZ码；双极性RZ码
掌握以上4种线路码型的特点
对应基带信号，会画以上4种线路码型的波形图
二、教学重点、难点：
单/双极性NRZ码、单/双极性RZ码的波形区别
三、教学过程设计：
1.单极性不归零码
这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1，其特点是极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。
位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列时没有位同步信息。
2.双极性不归零码
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0，当0、1符号等可能出现时无直流分量。
这样，恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。
3.单极性归零码
有电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平所以称为归零波形。
单极性归零波形可以直接提取定时信息。
4.双极性归零码
每个码元内的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。
有利于同步脉冲的提取。
5.举例练习
给定基带信号序列，让学生练习画出单/双极性NRZ码、单/双极性RZ码的对应波形，提醒注意位对齐，可以分组练习、组间竞赛。
6.学生思考问题
简单的二电平码所存在的问题？
1）在随机码流中容易出现长串连“1”或连“0”码，可能造成位同步信息丢失，难以提取定时信息，或产生较大定时误差。
2）不能实现在线（不中断业务）的误码检测，不利于长途通信系统的维护。
3）在码流中出现“1”和“0”的个数是随机变化的，从而直流分量也会随机波动（基线漂移），给光接收机的判决带来困难。
四、课后作业或思考题：
1、画出给定数字基带信号的单/双极性NRZ码、单/双极性RZ码的对应波形。
五、本节小结：
对本节内容进行小结。