数据信号的传输 1

6
1.1 基带信号
? 数据序列的电信号表示
图3-1（a,b,c,d） 常用数据序列形式 7
1.1 基带信号
? 数据序列的电信号表示
? 差分信号：利用相对于前一个码元电平是否改变来表示“1”或“0”。
图3-1(f) 常用数据序列形式
8
1.1 基带信号
? 单极性不归零(NRZ)码
? 编码规则：高电平表示1码，零电平表示0码；波形如下：
1.2 数据序列功率谱特性
? 基带信号的频谱特性
? 确知信号－－傅氏变换－－频谱 ? 数字基带信号是随机的脉冲序列，没有确定的频谱函数，
所以只能用功率谱来描述它的频谱特性。用随机过程的理 论来分析。 ? 随机信号－－复杂变换－－功率谱
17
1.2 数据序列功率谱特性
? 数字基带信号的一般表达式
假设“1”用g1(t)表示， “0”用g2(t)表示，数字信号的波形
? 随机数据序列信号的功率谱密度表达式：
Ps ( f ) ? fs P(1? P) | G 1( f ) ? G2 ( f ) |2
? [ ??
? | fs PG1(nf s ) ? (1? P)G2 (nf s )]| 2 ? ( f ? nf s )
n ???
? fs=1/Ts，符号速率；
? G1(f)和G2(f)分别为g1(t)和g2(t)的傅氏变换，频谱； ? 式中的第一项表示连续谱，由其可以确定信号的带宽； ? 第二项是离散谱，由其可以判断信号有无直流分量以及是
1100 101
15
1.2 数据序列功率谱特性
? 频谱是描述信号的频域特性。 ? 研究基带信号的频谱结构是十分必要的；
? 通过谱分析，可以了解信号需要占据的频带宽度，所包含 的频谱分量，有无直流分量，有无定时分量等；
? 针对信号的谱特点来选择相匹配的信道，以及确定是否可 以从信号中提取定时信号。
16
数据通信原理
方莉
北京邮电大学信通院
Tel：13501330293，Email：mrs.fangli@gmail.com
目录
课程简介 第一章 概述 第二章 数据信号传输 第三章 差错控制 第四章 数据交换 第五章 通信协议 第六章 数据通信网
2
第二章 数据信号传输
? 数据信号的传输是数据通信的基础。 ? 数据信号的传输有三种方式：
101101
Tb
? 特点及应用：
? 发送能量大有利于提高收端信噪比 ? 带宽窄但直流和低频成分大； ? 不能提取同步信号 ? 判决电平不易稳定 ? 一般用于设备内部和短距离通信中。
判决电平
t
9
1.1 基带信号
? 单极性归零(RZ)码
? 编码规则：高电平表示1码，零电平表示0码； 电平的持续时间τ比码
如下图所示： g1(t)
g2(t)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t
t
s(t)
t
-3Tb/2
Tb
3Tb/2
??
? s(t) ? an g(t ? nTb )
n???
18
1.2 数据序列功率谱特性
??
? s(t) ? an g(t ? nTb ) n???
假设在一个码元周期Tb内“1”出现的概率为P，“0”出现的概
率为1-P，其中：
5
第一节 数据信号及特性描述
? 数据终端产生的数据信息是以 “0”、“1”组成的随机序列， 它用不同形式的电信号表示，从而构成不同形式的数据信号；
? 本节将介绍NRZ码、 RZ码、双极性码、双极性归零码、差分 码等编码规则、频谱组成、特点及应用等。
? 主要内容
? 1.1 基带信号 ? 1.2 数据序列功率谱特性
13
1.1 基带信号
? 例1：已知二进制数据序列为1010110，以矩形脉冲为例，画出 双极性归零信号的波形图（设τ=T/2）。 10 1 01 10
14
1.1 基带信号
? 例2：已知二进制数据序列为 1100101，以矩形脉冲为 例， 画出差分信号 的波形图（ 假设“1”电平改变， “0”电平不变；初始电平为 0）。
τ
t
? 占空比：τ/ Tb ，典型的取值是τ/ Tb =50%
? 特点及应用：
? 具有双极性码的优点 ? 比较容易提取同步信息；
12
1.1 基带信号
? 差分码
? 编码规则：差分码是用相邻两个电平变化与否表示“1”和“0”：
? 特点及应用：
? 即使传输过程中所有电平都发生了反转，接收端仍能正确判决； ? 是数据传输系统中的一种常用码型；
? 基带传输 ? 频带传输 ? 数字传输
3
第二章 数据信号传输
?第一节 数据信号及特性描述 ?第二节 数据信号的基带传输 ?第三节 数据信号的频带传输 ?第四节 数据信号的数字传输
4
第一节 数据信号及特性描述
? 基带传输中设计或选择信号码型时要求
? 不含直流分量，且高频分量和低频分量要少 ? 便于定时与同步信息地提取 ? 编码方案对信源透明 ? 码型具有一定抗噪声性能 ? 码型具有较高的编码 ? 码型没有或者只有很小的误码增值 ? 码型变换设备要简单可靠
否包含同步信息。
20
1.2 数据序列功率谱特性
Ps ( f ) ? fs P(1? P) | G 1( f ) ? G2 ( f ) |2
??
? [ ? | fs PG1(nfs ) ? (1? P)G2 (nfs )]| 2 ? ( f ? nfs ) n ???
元周期Tb小，其波形如下
101101 判决电平
τ Tb
t
? 占空比：τ/T b ，典型的取值是τ/T b =50% ? 特点及应用：
? 具有单极性码的大多特点但带宽增大， ? 可以直接提取同步信息； ? 一般用于设备内部和短距离通信中。
10
1.1 基带信号
? 双极性不归零码
? 编码规则：用正电平表示“1”，负电平表示“0”，
判决电平
Tb
t
? 特点及应用：
? 发送能量大有利于提高收端信噪比 ? 无直流但低频成份大 ? 不能提取同步信号 ? 判决电平容易稳定，无需线路接地
11
1.1 基带信号
? 双极性归零码
? 编码规则：用正电平表示“1”，负电平表示“0”，电平的持续时间τ
比码元周期Tb小，其波形如下：
101101
Tb
判决电平
g (t )
?
?g1(t ?
? ?
g
2
(t
?
nTb ) nTb )
以概率P出现
以概率1 ? P出现
? an是第n个脉冲的相对幅度，其取值与所用码型有关，
? 对于单极性信号有：
?1 “1”码元
an ? ??0 “0”码元
? 对于双极性信号：
?? 1 “1”码元 an ? ??? 1 “0”码元
19
1.2 数据序列功率谱特性