通信原理(第六章 数字基带传输系统)
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通信原理简答题答案2(个人整理)
第一章绪论1-2何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。
模拟信号：电信号的参量取值连续。
两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。
1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。
优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。
1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。
信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。
加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。
数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。
同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。
1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。
1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。
答：按照消息传递的方向与时间关系分类。
单工通信：消息只能单向传输。
半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。
全双工通信：通信双方可以同时收发消息。
1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。
并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。
串行传输使用与远距离数据的传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。
1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利用率。
通信原理-数字基带传输系统
数字基带信号的表示式：表示信息码元的单个脉冲 的波形并非一定是矩形的。
若表示各码元的波形相同而电平取值不同，则 数字基带信号可表示为：
s(t) an g(t nTs ) n
式中，an － 第n个码元所对应的电平值 Ts － 码元持续时间
g(t) －某种脉冲波形
一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序
5
第6章 数字基带传输系统
差分波形：用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码 ， 图中，以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。它也称 相对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的 影响。
多电平波形：可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平 波形2B1Q。
6
第6章 数字基带传输系统
通信原理
第6章 数字基带传输系统
1
第6章 数字基带传输系统
概述
数字基带信号 － 未经调制的数字信号，它所占据的频 谱是从零频或很低频率开始的。
数字基带传输系统 －不经载波调制而直接传输数字基 带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。
数字带通传输系统 －包括调制和解调过程的传输系统 研究数字基带传输系统的原因：
4
第6章 数字基带传输系统
单极性归零(RZ)波形：信号电压在一个码元终止时刻前总要 回到零电平。通常，归零波形使用半占空码，即占空比为 50%。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息 。 与归零波形相对应，上面的单极性波形和双极性波形属 于非归零(NRZ)波形，其占空比等于100％。
双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点。使得接收 端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步。
s(t) sn (t) n
式中
sn
(t)
g1(t nTS ) , g（2 t nTS），
通信原理 第6章_数字信号的基带传输
功率谱密度为：
T P(f) S
Sa2
fT
(S
)
S
4
2
0．6 0．4 0．25 0．2
0
2．0
单极性不归零
1．5
P= 0．5
1．0
0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0
双极性不归零 P= 0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0．12
0．08 0．0625
0．04
单极性归零 0．0507 半占空P= 0．5
1
Sa2 (m
)
(
f
16
2
16 m
2
mfs )
TS Sa2 (fTS ) 1 ( f ) 1 Sa2 (m ) ( f
16
2 16
16 m奇数
2
mfs )
4、双极性归零码
∵ g1(t)= Gτ(t)， g2(t)= － Gτ(t)，τ=TS /2，
∴
，G2(f)=－ G1(f)
且当信源等概 p=1/2时，单双极性归零码的
差分码或相对码（Differential encoding）： 差分码又称为相对码，特征是：不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码 1 1 0 1 0 0 1
传号差分码
“1变0不变”，
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
多电平波形
0 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 11
Ts Ts
习题6-1
设二进制符号序列为110010001110，试以 矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性波 形，双极性波形，单极性归零波形，双极 性归零波形，二进制差分波形及八电平波 形。
数据通信原理第6章
码型的频域特性 抗噪声能力 提取位定时信息 简单二元码 1B2B码 AMI码 HDB3码 2B1Q码
2. 二元码
每个码元上传送一位二进制信息
3. 三元码
4. 多元码
每个码元上传送一位多进制信息
28
2.简单二元码的功率谱
花瓣形状：主瓣，旁瓣 主瓣带宽：信号的近似带宽-----谱零点带宽
数字信息--------------->码型---------->数字信息
5
数字基带信号的码型设计原则
⑴ 码型应不含有直流，且低频成分小，尽量减少高频分量以节约 频率资源减少串音；
(2)码型中应含有定时信息，便于提取定时信息；
(3)码型变换设备要简单； (4)编码应具有一定的检错能力； (5)编码方案应对信息类型没有任何限制； (6)低误码率繁殖；
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击δ(t)，这样发送 滤波器的输入信号可以表示为
d (t )
k
a (t kT )
k b
图 6 – 6 基带传输系统简化图
38
其中ak 是第k个码元，对于二进制数字信号，ak 的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。
(7) 高的编码效率；
6
7
8
1.单极性非归零（NRZ）码 单极性：1---高电平；0---0电平，码元持续期间电平不变 非归零：NRZ (nor-return to zero) 有直流且有固定0电平，多用于终端设备或近距离传输 （线路板内或线路板间）；
特点：发送能量大，有利于提高收端信噪比；信道上占 用频带窄；有直流分量，导致信号失真；不能直接提取 位同步信息；判决门限不能稳定在最佳电平上，抗噪声 性能差；需一端接地。
通信原理(第六章 数字基带传输系统)图片公式
七、什么是眼图？眼图模型、说明什么问题？
八、时域均衡：基本原理、解决什么问题？如何衡量均 衡效果？
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”
单极性非归零码：用高低电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码：用正负电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(b)。应用广泛，适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码：有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小，匹配接收时 输出信噪比低些
二、基带传输码的常用码型（4）
HDB3特点：保持AMI码的优点，三元码，无直流分量，主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近（如图）。 位定时频率分量为零，通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点，而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
樊昌信《通信原理》(第6版)(名校考研真题 数字基带传输系统)【圣才出品】
第6章 数字基带传输系统一、判断题1．在线路编码中HDB 3码的编码效率要高于双相码的编码效率。
（）[南邮2011、2009研]【答案】√【解析】HDB 3码是1B1T 码，编码效率为2/3，双相码是1B2B 码，编码效率为1/2。
2．线路编码一般采用双极性波形，这样就可以没有直流分量，可以更好的适应信道。
（ ）[南邮2010研]【答案】√【解析】一般要求线路码的功率谱不应含有离散的直流分量，并尽量减小低频分量，双极性波形符合这一特点。
3．信号幅度相等时，单极性数字基带系统性能要优于双极性系统的性能。
（ ）[南邮2010研]【答案】×【解析】对于双极性不归零码，平均误比特率为；对于单极性不)2(21221nA erfc P b δ=归零码，平均误比特率为，所以在信号幅度A 、信息速率、接收低通)8(21222n A erfc P b δ=滤波器的带宽及噪声功率谱均相同的情况下，，即双极性基带系统的误码率比单21b b P P <4．部分响应改变了信号的谱特性，付出的代价是输出电平的增多，属于牺牲信噪比换取带宽。
（）[南邮2011研]【答案】√【解析】部分响应带来的好处是减少了串扰和提高了频带利用率，其代价是发送信号功率增加。
对于L进制信号，第Ⅰ、Ⅳ类部分响应信号的电平数为2L-1，因此输出电平增多，牺牲了信噪比换取带宽。
5．时域均衡器可以用可调的横向滤波器来实现。
（）[南邮2010研]【答案】√【解析】横向滤波器由延迟单元、抽头系数及加法器构成，可用作线性均衡器，在时域上实现均衡。
二、选择题1．在相同的传信率下，若采用不归零码，下列信号中带宽最小的是（）。
[南邮2009研]A．AMIB．1B2BC．CMID．Manchester【解析】AMI可看为单极性不归零码的变形，其带宽为R s；1B2B、CMI和Manchester均为双极性不归零码，提高了检错能力，但所需带宽增加，为2R s。
通信原理第6章 模拟信号的数字传输
可见：量化电平增加一倍，即编码位数每增加一位， 量化信噪比提高6分贝。
2020/1/25
第6章 模拟信号的数字传输
11
6.1.2 量化
对于正弦信号，大信号出现概率大，故量化信噪比近
似为
Sq Nq
dB
6k
2
(dB）
对于语音信号，小信号出现概率大，故量化信噪比近 似为
取样定理描述：一个频带限制在 0 ~ f H内的连续信
号
m(t ) ，如果取样速率
fs
2
f
，则可以由离散样值
H
序列ms (t)无失真地重建原模拟信号 m(t) 。
取样定理证明：
ms (t) m(t) Ts (t)
M s ( f ) M ( f ) Ts ( f )
Ts ( f )
第６章 模拟信号的数字传输
1、数字通信有许多优点:
抗干扰能力强，远距离传输时可消除噪声积累 差错可控，利用信道编码可使误码率降低。 易于和各种数字终端接口中； 易于集成化，使通信设备小型化和微型化 易于加密处理等。
2、实际中有待传输的许多信号是模拟信号
语音信号； 图像信号； 温度、压力等传感器的输出信号。
于前一个时刻的值上升一个台阶；每收到一个代码 “0”就下降一个台阶。 编码和译码器
2020/1/25
第6章 模拟信号的数字传输
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6.2.2 △Ｍ系统中的噪声
采用△Ｍ实现模拟信号数字传输的系统称为△Ｍ系统
△Ｍ系统中引起输出与输入不同的主要原因是：量化 误差和数字通信系统误码引起的误码噪声。
2020/1/25
第6章 模拟信号的数字传输
通信原理6-数字信号的基带传输
简单二元码：一个信息码元用1位的二元码来表示 1B2B码型
– 原始的二元码一个码元，用一组2位的二元码来表示
1. 二元码：
数字双相码（曼彻斯特码）
– 用一个周期的方波表示1，用它的反相波形表示0， 并且都是双极性非归零脉冲。
– 等效于用2位码表示信息中的一位。规定：10表示0， 01表示1
数字双相码优点
1. 二元码：幅度取值为两种电平，对应二进制码的1和0。
单极性非归零码（NRZ (L)单极性）
用高电平和低电平（零电平）分别表示二进制码1 和0，在整个码元期间电平保持不变。
1. 二元码：
双极性非归零码（NRZ (L)双极性）
用正电平和负电平分别表示二进制码1和0，在整个 码元期间电平保持不变。 双极性码没有直流分量
因此，简单二元码只适合机内和近距离传输
1. 二元码：
差分码（NRZ (M) NRZ (S) ）
– 1和0分别用电平的跳变和不变来表示 – 1变0不变，称为传号差分码，记为NRZ (M) – 0变1不变，称为空号差分码，记为NRZ (S) – 在0和1之间具有相对的关系，又称相对码
简单二元码的改进
第六章 数字信号的基带传输
第六章 数字信号的基带传输
数字信息在一般情况下可以表示为一个数字序列{an} ： …, a-2 , a-1 , a0 , a1 , a2 , a3 , …, an ,…
an是数字所序占列的的频基带通本常单从元低，频称和为直流码开元始。
数字基带信号：是数字信息的电脉冲表示。 数字基带传输系统：不使用调制和解调装置而
– 利用传号交替反转规则，可进行宏观检测。 – 当信息中出现连0码时，定时提取存在困难。
n阶高密度双极性码（HDBn码）：
– 原始的二元码一个码元，用一组2位的二元码来表示
1. 二元码：
数字双相码（曼彻斯特码）
– 用一个周期的方波表示1，用它的反相波形表示0， 并且都是双极性非归零脉冲。
– 等效于用2位码表示信息中的一位。规定：10表示0， 01表示1
数字双相码优点
1. 二元码：幅度取值为两种电平，对应二进制码的1和0。
单极性非归零码（NRZ (L)单极性）
用高电平和低电平（零电平）分别表示二进制码1 和0，在整个码元期间电平保持不变。
1. 二元码：
双极性非归零码（NRZ (L)双极性）
用正电平和负电平分别表示二进制码1和0，在整个 码元期间电平保持不变。 双极性码没有直流分量
因此，简单二元码只适合机内和近距离传输
1. 二元码：
差分码（NRZ (M) NRZ (S) ）
– 1和0分别用电平的跳变和不变来表示 – 1变0不变，称为传号差分码，记为NRZ (M) – 0变1不变，称为空号差分码，记为NRZ (S) – 在0和1之间具有相对的关系，又称相对码
简单二元码的改进
第六章 数字信号的基带传输
第六章 数字信号的基带传输
数字信息在一般情况下可以表示为一个数字序列{an} ： …, a-2 , a-1 , a0 , a1 , a2 , a3 , …, an ,…
an是数字所序占列的的频基带通本常单从元低，频称和为直流码开元始。
数字基带信号：是数字信息的电脉冲表示。 数字基带传输系统：不使用调制和解调装置而
– 利用传号交替反转规则，可进行宏观检测。 – 当信息中出现连0码时，定时提取存在困难。
n阶高密度双极性码（HDBn码）：
138_(精选)通信原理及System View仿真测试第6章 数字基带传输系统课件
第6章 数字基带传输系统
(1) 码型中应不含直流分量， 且低频分量尽量少。 (2) 码型中高频分量尽量少, 以便节省传输频带和减小串 扰。 所谓串扰， 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， 对邻近线产生的干扰越严重。 (3) 信号的抗噪声能力要强。 产生误码时， 在译码中产 生误码扩散的影响越小越好。 (4) 码型中应包含定时信息， 这样有利于提取位同步信 号。 (5) 编码方案要能适用于信源变化， 与信源的统计特性 无关。
第6章 数字基带传输系统
图6-3 双极性和单极性波形的SystemView仿真模型
第6章 数字基带传输系统
图6-4 双极性不归零和归零信号的波形
第6章 数字基带传输系统
图6-5 单极性不归零和归零信号的波形
第6章 数字基带传输系统
6.2 基带传输的常用码型
6.2.1 传输码的码型选择原则
传输码又称为线路码， 它的结构将取决于实际信道的 特性和系统工作的条件。 由于不同的码型具有不同的特性， 因此在设计适合于给定信道传输特性的码型时， 通常需要 遵循以下原则：
则
同理, 可以分析出RZ的功率谱为
第6章 数字基带传输系统
第6章 数字基带传输系统
例6-2 求双极性波形矩形脉冲序列的功率谱。 解： 对BNRZ， 设 则由式(6-5)和式(6-8)知， 其功率谱密度为
第6章 数字基带传输系统
当P=0.5时 Ps(f)=fs|G(f)|2 其中， G(f)是g(t)的傅里叶变换， 经计算
第6章 数字基带传输系统
图6-6 AMI码图形
第6章 数字基带传输系统
AMI码为三元码， 伪三进制。 其优点有： (1) “0”、 “1”不等概率出现时也无直流。 (2) 零频附近的低频分量小。 因此， 对具有变压器或 者其他交流耦合的传输信道来说， 不易受隔直特性的影响。 (3) 整流后即为RZ码。 (4) 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。 AMI码的缺点是， 连0码多时， AMI整流后的RZ码连0 也多， 不利于提取位同步信号。
樊昌信通信原理第6章 数字基带 (7版)
2
2
N
f B P (1 P ) G1 ( f ) G2 ( f )
3 s(t ) =u(t)+v(t) 的功率谱密度---Ps( f )
双边谱
2
PS ( f ) Pu ( f ) Pv ( f ) f B P (1 P ) G1 ( f ) G2 ( f )
u (t )
n
u n (t ) s n (t ) v n (t )
g1 (t nTB )， P sn (t ) ，(1 P ) g（ 2 t nTB）
u
n
(t )
un (t ) an [ g1 (t nTB ) g 2 (t nTB )]
-E
11
11
( c）单归零码 归零 ——特点：从中可直接提取位定时信号，
+E ——应用：作为其他码型提取同步时钟的过渡码型。 (b) (a) +E 0 1 0 1 +E 0 +E 1 0 1 1 0 0 1
t
1
(c)
1
TB
0
/ Ts 1
0 1
0
-E 1 0 1 1 0 0
(d)
+E 0 -E
+E +E
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
(c)
—— 应用：高数据速率传输系统。 0 0
-E +E 1 0 1 1 0 0 1
t
(d)
(e)
0 四电平波形： -E 00—— +3E 01—— +E 10—— - E 11—— -3E
2
N
f B P (1 P ) G1 ( f ) G2 ( f )
3 s(t ) =u(t)+v(t) 的功率谱密度---Ps( f )
双边谱
2
PS ( f ) Pu ( f ) Pv ( f ) f B P (1 P ) G1 ( f ) G2 ( f )
u (t )
n
u n (t ) s n (t ) v n (t )
g1 (t nTB )， P sn (t ) ，(1 P ) g（ 2 t nTB）
u
n
(t )
un (t ) an [ g1 (t nTB ) g 2 (t nTB )]
-E
11
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( c）单归零码 归零 ——特点：从中可直接提取位定时信号，
+E ——应用：作为其他码型提取同步时钟的过渡码型。 (b) (a) +E 0 1 0 1 +E 0 +E 1 0 1 1 0 0 1
t
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(c)
1
TB
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/ Ts 1
0 1
0
-E 1 0 1 1 0 0
(d)
+E 0 -E
+E +E
1
0
1
1
0
0
1
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0
1
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(c)
—— 应用：高数据速率传输系统。 0 0
-E +E 1 0 1 1 0 0 1
t
(d)
(e)
0 四电平波形： -E 00—— +3E 01—— +E 10—— - E 11—— -3E
通信原理樊昌信版第6章数字基带传输系统3
12
6.5.2 二进制单极性基带系统
f0 ( x )
f1( x )
－A 0 A
f0 ( x )
x
f1 ( x )
13
1、最佳判决门限
2 A P(0) n vd ln 2 A P(1)
（6.5-12）
A 当P(1)=P(0)=1/2时 v 2 2、误码率（设V*d=A/2）
d
眼图可以用来指示接收滤波器的调整，以减 小码间串扰，改善系统性能。
23
眼图的模型
最佳抽样时刻：“眼睛”张开最大的时刻； 判决门限电平：眼图中央的横轴位置对应于判 决门限电平； 对定时误差的灵敏度：眼图斜边的斜率决定了 系统对抽样定时误差的灵敏程度，斜率越大， 对定时误差越灵敏，即要求定时准确；
6.7.1部分响应系统
• 研究问题：基带传输中的有效性问题 • 研究目的：如何设计频带利用率高又可实 现的基带传输系统 • 研究方法：放宽对无码间串扰的要求以提 高有效性
30
问题的提出 由奈奎斯特第一准则知，基带系统的总特性 设计成理想低通特性, 能达到理论上的极限传 输速率，达到最高的频带利用率(2B/Hz)。理 想低通传输特性实现困难，且h(t)的尾巴振荡 幅度大、收敛慢，而对定时要求十分严格。 余弦滚降特性所需的频带加宽了，降低了系 统的频带利用率。 问题：能否找到频带利用率为2B/Hz，满足 “尾巴”衰减大、收敛快，又可实际实现的传 输特性？
34
•讨论g(t)的波形特点
4 cos t / TS g t 2 2 1 4t / TS Ts kTs g (0) 4 , g 1, g 0, k 3 , 5 , 2 2
除了在相邻的取样时刻 t=Ts/2 处 g(t)=1 外， 其余的取样时刻上，g(t) 具有等间隔零点。 g(t)波形的拖尾幅度与t 2成反比，说明g(t)波 形拖尾的衰减速度加快了。
6.5.2 二进制单极性基带系统
f0 ( x )
f1( x )
－A 0 A
f0 ( x )
x
f1 ( x )
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1、最佳判决门限
2 A P(0) n vd ln 2 A P(1)
（6.5-12）
A 当P(1)=P(0)=1/2时 v 2 2、误码率（设V*d=A/2）
d
眼图可以用来指示接收滤波器的调整，以减 小码间串扰，改善系统性能。
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眼图的模型
最佳抽样时刻：“眼睛”张开最大的时刻； 判决门限电平：眼图中央的横轴位置对应于判 决门限电平； 对定时误差的灵敏度：眼图斜边的斜率决定了 系统对抽样定时误差的灵敏程度，斜率越大， 对定时误差越灵敏，即要求定时准确；
6.7.1部分响应系统
• 研究问题：基带传输中的有效性问题 • 研究目的：如何设计频带利用率高又可实 现的基带传输系统 • 研究方法：放宽对无码间串扰的要求以提 高有效性
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问题的提出 由奈奎斯特第一准则知，基带系统的总特性 设计成理想低通特性, 能达到理论上的极限传 输速率，达到最高的频带利用率(2B/Hz)。理 想低通传输特性实现困难，且h(t)的尾巴振荡 幅度大、收敛慢，而对定时要求十分严格。 余弦滚降特性所需的频带加宽了，降低了系 统的频带利用率。 问题：能否找到频带利用率为2B/Hz，满足 “尾巴”衰减大、收敛快，又可实际实现的传 输特性？
34
•讨论g(t)的波形特点
4 cos t / TS g t 2 2 1 4t / TS Ts kTs g (0) 4 , g 1, g 0, k 3 , 5 , 2 2
除了在相邻的取样时刻 t=Ts/2 处 g(t)=1 外， 其余的取样时刻上，g(t) 具有等间隔零点。 g(t)波形的拖尾幅度与t 2成反比，说明g(t)波 形拖尾的衰减速度加快了。
通信原理 第六章 数字基带传输系统
来源： 来源： 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的，故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1）基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输，特别是传输距离 不太远的情况下； 2）频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程， 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程，不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
6.３基带传输的常用码型 ３
在实际的基带传输系统中， 在实际的基带传输系统中，并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求： 对传输用的基带信号有两个方面的要求： （ 1 ） 对代码的要求 ， 原始消息代码必须编 对代码的要求， 成适合于传输用的码型； 传输码型的选择） 成适合于传输用的码型；（传输码型的选择） 对所选码型的电波形要求， （2） 对所选码型的电波形要求，电波形应 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择） 。（基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择）
通信原理第6章数字频带传输系统-简
影响因素
误码率受到多种因素的影 响，包括信噪比、信号功 率、信道特性等。
降低方法
为了降低误码率，可以采 用差错控制编码、信道优 化、提高信号功率等方法。
频带利用率
频带利用率
是指数字频带传输系统在单位频 带内的数据传输速率，是衡量数 字频带传输系统性能的重要指标
之一。
影响因素
频带利用率受到多种因素的影响， 包括信号调制方式、信道带宽、数 据传输速率等。
提高信号的抗干扰能力，减少信号失真和畸变，提高通信系统的性 能。
频谱效率优化
频谱效率优化
01
通过提高频谱利用效率和降低频谱占用率，实现通信系统的节
能和高效运行。
频谱效率优化方法
02
采用高效调制技术、频谱压缩技术、频谱共享技术等，提高频
谱利用效率。
频谱效率优化的优势
03
降低通信系统的能耗和成本，提高通信系统的容量和覆盖范围，
有线电视网络
移动通信网络
利用数字频带传输系统，实现高质量的视 频传输和交互式电视服务。
利用数字频带传输系统，实现手机、平板 电脑等移动终端的高速数据传输和语音通 话。
02
数字频带传输系统的基本 原理
数字信号的调制和解调
数字信号的调制
将数字信号转换为适合在信道中 传输的信号形式，常用的调制方 式有振幅键控、频率键控和相位 键控等。
数字信号的频谱特性
数字信号的频谱
数字信号的频谱由离散谱和连续谱两部分组成，离散谱对应于信号的频率分量， 连续谱对应于信号的过渡频率分量。
数字信号的功率谱密度
描述数字信号能量在各频率分量上的分布情况，是评估数字信号频带利用率的 重要参数。
03
数字频带传输系统的性能 指标
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字基带传输系统)【圣才出品】
13．某二进制消息序列为 11000110，画出相应的空号差分波形（即按 0 变 1 不变化 的编码规则）______和相应的编码器原理框图______。
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【答案】
【解析】设定初始电平为 0，则由编码规则知编码后的波形为 00101110，编码器的实 现可将输入序列位取反然后与前一输出结果相与。
判决门限电平应该调低，以降低整体的误码率。
9．噪声容限越大，系统的抗噪声性能______。 【答案】越好
3 / 76
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【解析】噪声容限越大，系统对于接收码元错误判决的次数越少，误码率低，系统的抗 噪声性能越好。
10．衡量均衡效果的两个准则是______和______准则。 【答案】峰值畸变；均方畸变 【解析】有限长的均衡器可以减小 ISI（码间串扰），但不能完全消除码间串扰，其均衡 效果可用峰值失真（畸变）和均方失真（畸变）两个准则来衡量。
11．在数字基带传输系统中，插入横向滤波器的目的是______。 【答案】减小码间串扰 【解析】横向滤波器的功能是利用它产生的无限多个响应波形之和，将接收滤波器输出 端抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间串扰的响应波形，从而减小码 间串扰。
12．采用时域均衡的目的是______。 【答案】降低码间串扰 【解析】时域均衡是将均衡器输入端有码间串扰的波形变换成无码间串扰的响应波形， 能够有效地减小码间串扰。
3．设二进制信码序列的码速率为 1200Baud，则数字双相码的谱零点带宽为______。
【答案】B＝2400Hz
【解析】双相码以双极性 NRZ
波形传输，所占用的带宽加倍，B
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【答案】
【解析】设定初始电平为 0，则由编码规则知编码后的波形为 00101110，编码器的实 现可将输入序列位取反然后与前一输出结果相与。
判决门限电平应该调低，以降低整体的误码率。
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11．在数字基带传输系统中，插入横向滤波器的目的是______。 【答案】减小码间串扰 【解析】横向滤波器的功能是利用它产生的无限多个响应波形之和，将接收滤波器输出 端抽样时刻上有码间串扰的响应波形变换成抽样时刻上无码间串扰的响应波形，从而减小码 间串扰。
12．采用时域均衡的目的是______。 【答案】降低码间串扰 【解析】时域均衡是将均衡器输入端有码间串扰的波形变换成无码间串扰的响应波形， 能够有效地减小码间串扰。
3．设二进制信码序列的码速率为 1200Baud，则数字双相码的谱零点带宽为______。
【答案】B＝2400Hz
【解析】双相码以双极性 NRZ
波形传输，所占用的带宽加倍，B
《通信原理》第六章 数字基带传输常用规律和技巧.
1第一部分AMI码与HDB3码对传输用的基带信号的主要要求:对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。
1. AMI码（传号交替反转码）编码规则：传号(“1”)极性交替，空号(“0”)不变。
例：信码{an}： 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI: +1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1特点：（1）无直流分量和仅有小的低频分量；（2）二电平→三电平－－1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码)；（3）易于检错；（4）编、译码简单；（5）当出现长的连0串时，不利于定时信息的提取。
1.00.5s2. HDB3码编码规则：（1）当连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替；（2）当连“0”个数超过3时，4个连“0”为一组，当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有奇数个传号码，用000V取代该组四连“0”。
V 极性与其前非零码极性一致，V本身满足极性交替；（3）当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个（包括0个）传号码，用B00V取代该组四连“0”。
B极性与其前一非零码极性相反，V极性与B极性一致，V本身满足极性交替；例如：1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1 +1 0 0 0 +v 0 +1 译码：凡遇到-1 0 0 0 -1+1 0 0 0 +1+1 0 0 +1-1 0 0 -1译成：＊0 0 0 0例：HDB3：0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1代码：0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1特点:1）无直流分量、低频分量小；2）连0串不会超过3个，对定时信号的恢复十分有利；3）编码复杂，译码简单。
《通信原理B》第6章 数字基带传输系统 作业
第6章 数字基带传输系统作业
6-1 设单极性NRZ 数字基带信号的码速率B R 为1200Baud ，“1”、“0”分别用幅度为+A 、0的矩形脉冲表示，且“0”码出现的概率为0.4.
（1）试求该信号的谱零点带宽及直流功率； （2）该信号是否存在定时分量？
6-2 已知二进制信码序列为1011000000000101，请写出相应的差分码（规则：“1”变“0”不变，假定初始状态为“0”）、HDB3码（第一个“1”编为“+1”）以及差分双相码（规则“1”前后码元跳变规则相反，“0”前后码元跳变规则相同，假定初始状态为“10”）。
要画出如图的表格。
（注意不画波形，只编码）
信码
1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 差分码
HDB3码 差分双相码
6-3已知基带传输系统总特性如图所示，
)
(H
（1） 当传输码元宽度为B T 时，该系统是否有码间串扰？ （2） 试求该系统无码间串扰的最高传码率B R 和频带利用率B η。
（3） 若分别以()()()2/
31/21/1/3B B B B T T T T 、
、、的速率传输数据，哪些速率可以消除码间串扰？
6-4 设某基带系统的总传输特性()H ω如下图所示，试确定： （1）滚降系数α、奈奎斯特带宽N f 和系统带宽B 。
（2）无码间串扰的最高频带利用率b η；
（3）若分别以400B 、600B 、1200B 、2400B 的码元速率传输，哪些传输时有码间串扰。
第六章 数字基带信号传输
能适应信源的统计特性，即“1/0”出现的概率为0.5， 不出现长连“1”或长连“0”的情况。
具有一定的自检错能力，能检测出基带信号码流中的 错误状态。
数字通信原理
2019年9月22日星期日
常用的码型－差分码
数字通信原理
2019年9月22日星期日
常用的码型－AMI码
数字通信原理
2019年9月22日星期日
第六章 数字基带信号传输
数字基带传输系统是指不使用
调制和解调装置，而直接传送数字
基带信号的系统。数字基带信号是
指未经调制的数字信号，其频谱是
低通型的。 数字通信原理
2019年9月22日星期日
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§2 数字基带信号常用的波形
(a)单极性不归零波形 (b)双极性不归零波形 (c)单极性归零波形 (d)差分码波形
数字通信原理
2019年9月22日星期日
常用的码型－nBmB码
数字通信原理
2019年9月22日星期日
双相码、密勒码和CMI码
数字通信原理
2019年9月22日星期日
数字基带信号的频谱特征
数字基带信号也是一个随机过程，只能用统计 的方法分析它的平均功率谱密度函数。
数字基带信号的功率谱可分为连续谱和离散谱， 连续谱反映的是信号中的交变部分，而离散谱 反映的是信号中的周期信号成分。通过分析， 可以：
§4 部分响应基带传输系统
高的频带利用率和无码间干扰是矛盾 的。能否寻求一种可实现的传输系统，它 既能使频带利用率提高到理论上的最大值， 又可降低对定时取样精度的要求；它允许 存在一定的、受控制的符号间干扰，以便 在接收端可以予以消除。这类系统称为部 分响应系统。
数字通信原理
具有一定的自检错能力，能检测出基带信号码流中的 错误状态。
数字通信原理
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常用的码型－差分码
数字通信原理
2019年9月22日星期日
常用的码型－AMI码
数字通信原理
2019年9月22日星期日
第六章 数字基带信号传输
数字基带传输系统是指不使用
调制和解调装置，而直接传送数字
基带信号的系统。数字基带信号是
指未经调制的数字信号，其频谱是
低通型的。 数字通信原理
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§2 数字基带信号常用的波形
(a)单极性不归零波形 (b)双极性不归零波形 (c)单极性归零波形 (d)差分码波形
数字通信原理
2019年9月22日星期日
常用的码型－nBmB码
数字通信原理
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双相码、密勒码和CMI码
数字通信原理
2019年9月22日星期日
数字基带信号的频谱特征
数字基带信号也是一个随机过程，只能用统计 的方法分析它的平均功率谱密度函数。
数字基带信号的功率谱可分为连续谱和离散谱， 连续谱反映的是信号中的交变部分，而离散谱 反映的是信号中的周期信号成分。通过分析， 可以：
§4 部分响应基带传输系统
高的频带利用率和无码间干扰是矛盾 的。能否寻求一种可实现的传输系统，它 既能使频带利用率提高到理论上的最大值， 又可降低对定时取样精度的要求；它允许 存在一定的、受控制的符号间干扰，以便 在接收端可以予以消除。这类系统称为部 分响应系统。
数字通信原理
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uT (t )
å
N n=- N
un (t )..(6.1 - 8)
其中： un(t ) = an[ g1 (t - nTs) - g1 (t - nTs)]..(6.1 - 9)
ì ï 1 - P 以概率P an = í ...(6.1 - 10) P 以概率 1 P ï î
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(4)
二、基带传输码的常用码型（6）
4、数字双相码或Mancherster码,也叫分相码 用一个周期的方波表示”1”,则用反相方波表示 “0”。 如代码：1 1 0 0 1 0 1 双相码：10 10 01 01 10 01 10如图(6-5a) 特点：二元码、在每个码元的中心部位都要发生电平 跳变，因此，不管信源中”1”、”0”分布如何，经 变换后，都没有直流分量，且频谱中存在很强的定时 分量，可以很容易从中提取出位同步信息，不受信源 的统计特性的影响。 但使得原数字信号的基带带宽加倍。 适用于数据终端设备在短距离上的传输。
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
1 P = , g1 (t ) = - g 2 (t ) = g (t ) 2
(2)、双极性非归零波形：若设
ì ï 1 t £ Ts / 2 且g (t ) = í t ï î0
ì ï g (t - nTs ) 出现符号 "0"时 g (t - nTs ) = í 1 ï î g 2 (t - nTs ) 出现符号 "1"时
假设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出现的概率分别为 P和1-P，且认为它们的出现是互不依赖的(统计独立) 1、则该序列s(t)可由式(6.1-2)表征，或者写
第六章 数字基带传输系统
一、数字基带、频带信号及其传输系统的结构
二、数字基带信号(消息代码的电波形)及其频谱特性： 单/双极性非归零/归零码、差分码等 三、基带传输码的常用码型：AMI码、HDB3码等 四、什么是码间干扰？产生的原因、无码间干扰条件？ 五、什么是部分响应系统？解决什么问题？实现方法。 六、无码间干扰基带系统的抗噪声性能：分析方法、最 佳判决门限。
...(6.1 - 11)
其中：Cn = f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )].....(6.1 - 13) 及： G1 (mfs) =ò¥
g1 (t )e ¥
j 2p mfst
dt
dt
¥ m =-
G2 (mfs ) = ò-
g 2 (t )e -
j 2p mfst
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、“-1”
双极性归零码：正负脉冲的宽度都比码元宽度窄，都要 回到零电位。如图6-1(d)。 差分码：用相邻码元电平的相对变化表示信息符号0和1， 又称其为相对码。如，可以用相邻码元的电位改变表示 符号1，而以电位不改变表示符号0，如图6-1(e)所示可 以消除设备韧态的影响。
2
mf s )...(6.1 - 27)
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(6)
7、几个二元码特例 (1)、单极性非归零波形：若设
1 P = , g1 (t ) = 0, g 2 (t ) = g (t ) 2 ì sin p fTs ï 1 t £ Ts / 2 则 : G ( f ) = Ts = TsSa(p fTs ) 且g (t ) = í p fTs t ï î0
则G1 ( f ) = - G2 ( f ) = G( f ) = TsSa(p fTs)
代入(6.1-26)得双极性非归零波形的双边功率谱密度：
Ps (w) = TsSa2 (p fTs)..(6.1- 34)
见[例6-1]、 [例6-2]
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(7)
结论：(1)、一般随机脉冲序列的功率谱包括：连续谱和离散谱 (2)、连续谱总是存在的、离散谱可能没有 (3)、离散分量对于位同步、载波同步等问题十分重要 问题：数字基带信号采用什么样的电波形较为合适？
七、什么是眼图？眼图模型、说明什么问题？
八、时域均衡：基本原理、解决什么问题？如何衡量均 衡效果？
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”
单极性非归零码：用高低电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码：用正负电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(b)。应用广泛，适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码：有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小，匹配接收时 输出信噪比低些
多值波形(多电平波形)：多于一个二进制符号对应一个 脉冲的情形。例如，若令两个二进制符号00对应+3E，01 对应十E，10对应一E，11对应-3E，则所得波形为4值波 形或4电平波形。如图6-1(f)所示。
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(2)
二进制随机基带信号序列表达式：若令g1(t)代表二进 制符号的“0”，g2(t)代表“1”，码元的间隔为Ts， 则随机基带信号序列可表示成：s(t ) = å ¥ an g(t - nTs )...(6.1- 1) n=其中 an 是一随机量，表示第n个信息符号所对应的电平值
f s P(1 - P) G1 ( f ) - G2 ( f ) ...(6.1 - 25)
6、整个随机基带序列的双边功率谱密度
Ps ( f ) = P u ( f ) +P v ( f ) = f s P(1 - P) G1 ( f ) - G2 ( f ) +
2
å
¥ m=-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
注：BNZS是N个连0取代双极性码的缩记，是AMI码的变形。
二、基带传输码的常用码型（1）
基带传输码的含义、重要性？ 基带传输码须适合传输：可认为是某种编码。设计基本准则： 1、能从其相应的基带信号中方便地获取定时信息，便于同步。 故相应的基带信号的功率谱最好存在离散分量。 2、因为传输信道通常是低频受限的，故相应的基带信号无直 流成分或只有很小的低频成分。 3、不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 也就是与信源中各种数字信息的概率分布无关 4、尽可能地提高传输码型的传输效率 5、编译码应尽量简单 6、具有内在的检错能力 7、尽量减小高频分量，以节约传输频带，并减小串扰 8、码字间相关性越小越好，以便在有信道噪声与干扰存在而 产生误码时，在译码时不产生误码扩散。
但单个误码有时会在 接收端译码后产生多个 误码。
二、基带传输码的常用码型（5）
3、PST码（成对选择三进码）：编码过程是： 先将二进制的代码划分成2个码元为一组的码组序列， 然后再把每一码组编码成两个三进制数字(+、-、0)。 因为两位三进制数字共有9种状态，故可灵活地选择其 中的4种状态。表5—1列出了其中一种使用最广的格式。 为防止PST码的直流漂移，当在一个码组中仅发送单个 脉冲时，两个模式应交替变换。如： 代码： 01 00 11 10 10 11 00 取+模式：0+(正) -+ +- -0(负) +0(正) +- -+ 取-模式：0- (负) -+ +- +0(正) -0(负) +- -+ 特点：三元码、能提供足够的定时分量，无直流成分，编 码过程也较简单。 但在识别时需要提供“分组”信息，即需要建立帧同步
二、基带传输码的常用码型（3）
2、HDB3码（三阶高密度双极性码）：是 HDBn码的一种。是AMI 码的改进 。其编码原理： (1)、先把消息代码变换成AMI码，检查AMI码的连0情况串，当 没有4个以上连0串时，这时的AMI码就是HDB3码； (2)、当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换 成与其前一非0符号(+1或-1)同极性的符号。这个符号就称 为破坏符号，用V符号表 (3)、为保证无直流特性，还必须保证相邻V符号也极性交替。 可变换4个0中的第一个0的符号，再变换之后的V符号 如： 代码： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1 AMI码：-1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 -1000 -V +1000 +V -1 +1 000 +V -1 +1 HDB3码：-1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 –V +1 -1
二、基带传输码的常用码型（4）
HDB3特点：保持AMI码的优点，三元码，无直流分量，主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近（如图）。 位定时频率分量为零，通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点，而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
s(t ) = å
¥ n =-
ì ï g1 (t - nTs ) 以概率P出现 s n (t ),其中s n (t ) = í ....(6.1-3/4) ï î g2 (t - nTs ) 以概率1 - P出现
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(3)
2、随机脉冲序列通常是功率型的，故其功率谱密度为
二、基带传输码的常用码型（2）
å
N n=- N
un (t )..(6.1 - 8)
其中： un(t ) = an[ g1 (t - nTs) - g1 (t - nTs)]..(6.1 - 9)
ì ï 1 - P 以概率P an = í ...(6.1 - 10) P 以概率 1 P ï î
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(4)
二、基带传输码的常用码型（6）
4、数字双相码或Mancherster码,也叫分相码 用一个周期的方波表示”1”,则用反相方波表示 “0”。 如代码：1 1 0 0 1 0 1 双相码：10 10 01 01 10 01 10如图(6-5a) 特点：二元码、在每个码元的中心部位都要发生电平 跳变，因此，不管信源中”1”、”0”分布如何，经 变换后，都没有直流分量，且频谱中存在很强的定时 分量，可以很容易从中提取出位同步信息，不受信源 的统计特性的影响。 但使得原数字信号的基带带宽加倍。 适用于数据终端设备在短距离上的传输。
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
1 P = , g1 (t ) = - g 2 (t ) = g (t ) 2
(2)、双极性非归零波形：若设
ì ï 1 t £ Ts / 2 且g (t ) = í t ï î0
ì ï g (t - nTs ) 出现符号 "0"时 g (t - nTs ) = í 1 ï î g 2 (t - nTs ) 出现符号 "1"时
假设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出现的概率分别为 P和1-P，且认为它们的出现是互不依赖的(统计独立) 1、则该序列s(t)可由式(6.1-2)表征，或者写
第六章 数字基带传输系统
一、数字基带、频带信号及其传输系统的结构
二、数字基带信号(消息代码的电波形)及其频谱特性： 单/双极性非归零/归零码、差分码等 三、基带传输码的常用码型：AMI码、HDB3码等 四、什么是码间干扰？产生的原因、无码间干扰条件？ 五、什么是部分响应系统？解决什么问题？实现方法。 六、无码间干扰基带系统的抗噪声性能：分析方法、最 佳判决门限。
...(6.1 - 11)
其中：Cn = f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )].....(6.1 - 13) 及： G1 (mfs) =ò¥
g1 (t )e ¥
j 2p mfst
dt
dt
¥ m =-
G2 (mfs ) = ò-
g 2 (t )e -
j 2p mfst
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、“-1”
双极性归零码：正负脉冲的宽度都比码元宽度窄，都要 回到零电位。如图6-1(d)。 差分码：用相邻码元电平的相对变化表示信息符号0和1， 又称其为相对码。如，可以用相邻码元的电位改变表示 符号1，而以电位不改变表示符号0，如图6-1(e)所示可 以消除设备韧态的影响。
2
mf s )...(6.1 - 27)
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(6)
7、几个二元码特例 (1)、单极性非归零波形：若设
1 P = , g1 (t ) = 0, g 2 (t ) = g (t ) 2 ì sin p fTs ï 1 t £ Ts / 2 则 : G ( f ) = Ts = TsSa(p fTs ) 且g (t ) = í p fTs t ï î0
则G1 ( f ) = - G2 ( f ) = G( f ) = TsSa(p fTs)
代入(6.1-26)得双极性非归零波形的双边功率谱密度：
Ps (w) = TsSa2 (p fTs)..(6.1- 34)
见[例6-1]、 [例6-2]
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(7)
结论：(1)、一般随机脉冲序列的功率谱包括：连续谱和离散谱 (2)、连续谱总是存在的、离散谱可能没有 (3)、离散分量对于位同步、载波同步等问题十分重要 问题：数字基带信号采用什么样的电波形较为合适？
七、什么是眼图？眼图模型、说明什么问题？
八、时域均衡：基本原理、解决什么问题？如何衡量均 衡效果？
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”
单极性非归零码：用高低电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码：用正负电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(b)。应用广泛，适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码：有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小，匹配接收时 输出信噪比低些
多值波形(多电平波形)：多于一个二进制符号对应一个 脉冲的情形。例如，若令两个二进制符号00对应+3E，01 对应十E，10对应一E，11对应-3E，则所得波形为4值波 形或4电平波形。如图6-1(f)所示。
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(2)
二进制随机基带信号序列表达式：若令g1(t)代表二进 制符号的“0”，g2(t)代表“1”，码元的间隔为Ts， 则随机基带信号序列可表示成：s(t ) = å ¥ an g(t - nTs )...(6.1- 1) n=其中 an 是一随机量，表示第n个信息符号所对应的电平值
f s P(1 - P) G1 ( f ) - G2 ( f ) ...(6.1 - 25)
6、整个随机基带序列的双边功率谱密度
Ps ( f ) = P u ( f ) +P v ( f ) = f s P(1 - P) G1 ( f ) - G2 ( f ) +
2
å
¥ m=-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
注：BNZS是N个连0取代双极性码的缩记，是AMI码的变形。
二、基带传输码的常用码型（1）
基带传输码的含义、重要性？ 基带传输码须适合传输：可认为是某种编码。设计基本准则： 1、能从其相应的基带信号中方便地获取定时信息，便于同步。 故相应的基带信号的功率谱最好存在离散分量。 2、因为传输信道通常是低频受限的，故相应的基带信号无直 流成分或只有很小的低频成分。 3、不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 也就是与信源中各种数字信息的概率分布无关 4、尽可能地提高传输码型的传输效率 5、编译码应尽量简单 6、具有内在的检错能力 7、尽量减小高频分量，以节约传输频带，并减小串扰 8、码字间相关性越小越好，以便在有信道噪声与干扰存在而 产生误码时，在译码时不产生误码扩散。
但单个误码有时会在 接收端译码后产生多个 误码。
二、基带传输码的常用码型（5）
3、PST码（成对选择三进码）：编码过程是： 先将二进制的代码划分成2个码元为一组的码组序列， 然后再把每一码组编码成两个三进制数字(+、-、0)。 因为两位三进制数字共有9种状态，故可灵活地选择其 中的4种状态。表5—1列出了其中一种使用最广的格式。 为防止PST码的直流漂移，当在一个码组中仅发送单个 脉冲时，两个模式应交替变换。如： 代码： 01 00 11 10 10 11 00 取+模式：0+(正) -+ +- -0(负) +0(正) +- -+ 取-模式：0- (负) -+ +- +0(正) -0(负) +- -+ 特点：三元码、能提供足够的定时分量，无直流成分，编 码过程也较简单。 但在识别时需要提供“分组”信息，即需要建立帧同步
二、基带传输码的常用码型（3）
2、HDB3码（三阶高密度双极性码）：是 HDBn码的一种。是AMI 码的改进 。其编码原理： (1)、先把消息代码变换成AMI码，检查AMI码的连0情况串，当 没有4个以上连0串时，这时的AMI码就是HDB3码； (2)、当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换 成与其前一非0符号(+1或-1)同极性的符号。这个符号就称 为破坏符号，用V符号表 (3)、为保证无直流特性，还必须保证相邻V符号也极性交替。 可变换4个0中的第一个0的符号，再变换之后的V符号 如： 代码： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1 AMI码：-1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 -1000 -V +1000 +V -1 +1 000 +V -1 +1 HDB3码：-1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 –V +1 -1
二、基带传输码的常用码型（4）
HDB3特点：保持AMI码的优点，三元码，无直流分量，主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近（如图）。 位定时频率分量为零，通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点，而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
s(t ) = å
¥ n =-
ì ï g1 (t - nTs ) 以概率P出现 s n (t ),其中s n (t ) = í ....(6.1-3/4) ï î g2 (t - nTs ) 以概率1 - P出现
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(3)
2、随机脉冲序列通常是功率型的，故其功率谱密度为
二、基带传输码的常用码型（2）