第五章数字信号的基带传输

第五章 数字信号的基带传输

基带传输系统

频带传输系统（调制传输系统）

数字基带信号：没有经过调制的原始数字信号。（如各种二进制码PCM 码，

M ∆码等）

数字调制信号：数字基带信号对载波进行调制形成的带通信号。 5.1、基带信号的码型

一、数字基带信号的码型设计原则：

1． 对传输频带低端受限的信道，线路传输的码型的频谱中应该不含有直流分量；

2．信号的抗噪声能力强；

3．便于从信号中提取位定时信息；

4．尽量减少基带信号频谱中的高频分量，节省传输频带、减小串扰； 5．编译码设备应尽量简单。 二、数字基带信号的常用码型。

1、单极性不归零码NRZ （Non Return Zero ）

脉冲宽度τ等于码元宽度T

特点：（1）有直流，零频附近的低频分量一般信道难传输。

（2）收端判决门限与信号功率有关，不方便。 （3）要求传输线一端接地。

（4）不能用滤波法直接提取位定时信号。 2、双极性非归零码（BNRZ ）

T =τ

，有正负电平

特点：不能用滤波直接提取位定时信号。

⎩⎨⎧数字通信系统

3、单极性归零码（RZ）

τ

<

T

特点：（1）可用滤波法提取位同步信号

（2）NRZ的缺点都存在

4、双极性归零码（BRZ）

特点：（1）整流后可用滤波提取位同步信号

（2）NRZ的缺点都不存在

5、差分码

电平跳变表1，电平不变表0 称传号差分码

电平跳变表0，电平不变表1 称空号差分码

特点：反映相邻代码的码元变化。

6、传号交替反转码（AMI）

τ）归零码表0用零电平表示，1交替地用+1和-1半占空（T5.0

=

示。

优点：（1）“0”、“1”不等概时也无直流

（2）零频附近低频分量小

（3）整流后即为RZ码。

缺点：连0码多时，AMI整流后的RZ

码连零也多，不利于提取高质量

的位同步信号（位同频道抖动大）

应用：μ律一、二、三次群接口码型：AMI加随机化。

7、三阶高密度双极性码()3

HDB

HDB3码编码步骤如下。

①取代变换：将信码中4个连0码用取代节000V或B00V代替，当两个相邻的V码中间有奇数个1码时用000V代替4个连0码，有偶数个1码时用B00V代替4个连0码。信息代码中的其它码保持不变。

②加符号：对①中得到的1码、破坏码V及平衡码B加符号。原则是：V码的符号与前面第一个非0码的符号相同，与后面第一个非0码的符号相反；1码及B码的符号与前面第一个非0码的符号相反。

码波形都无直流且低频分量微弱，比较适合于基带AMI码波形及HDB

3

码信号中连0电平数最信道传输。AMI码信号的正负电平交替出现、HDB

3

多为3，若接收信号破坏了上述规则说明传输过程中出现误码，因此这两种码型具有自检错能力。HDB3码连0个数最多为3，这对位定时信号的提取十分有利。

码。

四次群以下的A律PCM终端设备的接口码型均为HDB

3

特点：保留了AMI的优点，克服了AMI连0多时位同步抖动的缺点。应用：A律一、二、三次群的接口码型。

8，双相码（Manchester码）又称BPH码

编码原则：1 10，0 01。

特点：易于取位同步信号。

9、信号反转码（CMI ）

编码原则 1 11或00，0 01 特点：电平跳跃多，易提取位同步信号。

应用：被CCITT 推荐为PCM 。四次群接口码型，也用于光纤传输系统。 10、多进制码

不仅用于基带传输，还广泛用于调制传输，提高频带利用率。

5.2、数字基带信号的功率谱 一、数字基带信号时域表达式

设二进制随机脉冲序列如下图所示。 )(1t g 和)(2t g 分别表示符号1和0。s T 为码元宽度。（)(1t g 、)(2t g 可以是任意波形脉冲）

、

若在任意码元时间s T 内，)(1t g 和)(2t g 出现的概率分别为P 和1-P ，且统计独立。则该随机序列时域表达式可表示为：

-Ts/2

g 1(t)

t

g 2(t)

Ts/2

-Ts/2

Ts/2

a(t)

t

t

若

t

g(t)

1 0 0 1 0 1 1

t

则

2

s 2

s -()

u t

∑

∞

-∞==n n t g t g )()( ()()

()11012g t nT p s t g t nT p

s ⎧-→⎪=⎨-→-⎪⎩

概率为式中:g n 概率为

由于随机序列)(t g 可分解为稳态和交变分量，设其分别为)(t a 、)(t u ，

则： )()()(t u t a t g +=

稳态分量：

由于)(t a 为)(t g 数学期望值或统计平均值，则第N 个码元平均值为:

()()()121s s pg t nT p g t nT -+--

()()()()121s s n a t pg t nT p g t nT ∞

=-∞

∴=

-+--∑

交变分量u(t)

()()()()()()()

()()()()()

()()()()()()

{()()()

()1111

12:1121212:lim lim

lim

12N

T T T n

n N

n p p

n n p p

N

T n

N N n N

N

n N n N

u t g t a t U t g t a t u t g t nT pg t nT p g t nT

p s s s u t g t nT pg t nT p g t nT p

s s s a g t nT g t nT a s s u t U t u t a g t nT g t nT s =--→→-→∞

→∞

=-→∞

=-=-∴=-=

⎧------⎪=⎨-------⎪⎩

⎡⎤

=---=⎢⎥⎣⎦===---∑∑∑

式中其中:故()

s ⎡⎤

⎢⎥⎣

⎦

一、 求稳态分量的功率谱

[]∑∞

-∞

=--+-=

n s s

nT t g

P nT t Pg t a )()1()()(2

1

由于)(t a 是周期性信号，故可展开成傅氏级数，