通信原理课件第五章

▪ 节省能源。 ▪ 判决电平0，为最佳判决门限
缺点：
▪ 信号不出现跳变，不能提取位定时信息 ▪ 无检错能力
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5.3 基带数字信号的波形
3.单极性归零码
归零RZ（Return-to-zero）是指信号电压在一个码元持续 时间内回到0值。
信号脉冲宽度小于码元宽度； 通常使脉冲宽度等于码元宽度的一半 。
▪ 仍未解决简单二元码存在的问题。
▪ 存在误码扩散，抗噪声性能较差。
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5.3 基带数字信号的波形
+V
(a) 0
+V
(b) -V
+V
(c) 0
+V
(d) 0
-V
(e)
0101100
01
(a) 单极性波形 (b)双极性波形 (c)单极性归零波形 (d)双极性归零波形
(e)差分波形
图5.3.1 基带信号的基本波形
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5.1 概述
a 码型 b 数字信息 编码
发送滤波 c 器GT(f)
信道 干扰
C(f) g 码型 再生 e 接收滤波 d
译码 判决
器GR(f)
f 同步
传输码型选择
提取
脉冲整形
基带系统传递函数的设计
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5.1 概述
(a) 1
0
1
10
1
00
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g) 1
0
1
00
1
01
二进制数字信息 码型编码 脉冲整形 信道传输 再生判决
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5.4 基带数字信号的传输码型
»为了保证相邻“V”的符号也是极性交替： * 当相邻“V”之间有奇数个非“0”码元时，这是
能够保证的。 * 当相邻“V”之间有偶数个非“0”码元时，不符
合此“极性交替”要求。这时，需将这个连“0”码 元串的第1个“0”变成“＋B”或“－B”。B的符号与 前一个非“0”码元的符号相反；并且让后面的非“0” 码元符号从V码元开始再交替变化。
为此，还必须把数字化后的脉冲编码 信号变换成一定形状的电信号，按一定 规律组成数字基带信号近距离传输或者 调制成频带信号远距离传输，才有可能 实现数字通信。
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5.1 概述
基带数字信号： 未经调制变换的电脉冲信号，通常指的
是其频谱从零频（或零频附近）到不超过 兆赫的有限频率的信号。
来自数据终端的原始数据信号； 如：计算机输出的二进制序列 来自模拟信号经过数字化处理后的 脉冲编码信号。 如：PCM码组
•译码：
– 找到破坏码元后，将破坏码元及其前面的3个符号都译 为“0”。
– 然后，将“+1”和“-1”都译为“1”，其它为“0”。
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例 设二进制信息为01000001100001011，试 绘出单极性NRZ码、单极性RZ码、AMI码、 HDB3码(第一个B为+)波形。 解：该二进制码流的NRZ码、RZ码、AMI码、 HDB3码分别如图。
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5.3 基带数字信号的波形
4电平波形：数字信息有4种符号,要用4种电平(-3V、-V、+V、
+3V)表示。
13201023
3V
V 0 -V
-3V
每个符号用一个2位的二进制码组表示。
01100011111001 10 2B1Q 11 01 00
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5.3 基带数字信号的波形
与二元码传输相比，在码元速率相同 的情况下，它们的传输带宽是相同的，但 多元码的信息传输速率是二元码的log2M倍。 因此M元码传输时频带利用率提高n= log2M倍，在频带受限的高速数字传输系统 中广泛应用。
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码型设计的主要原则
① 对于传输频带低端受限的信道，线路码型频 谱中应不含直流分量；
② 易于从信号中提取位定时信息; ③ 传输效率高，线路码流中高频分量应尽量少，
以节省传输频带并减小干扰； ④ 线路码型最好具有一定的误码检测能力; ⑤ 码型变换过程不受信源统计特性影响，即能
适应信源的变化； ⑥ 信号抗噪声能力好, 误码扩散越小越好; ⑦ 编译码设备尽量简单。
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5.3 基带数字信号的波形
❖ 二进制数字信号“0”和“1”在电路中是用电压表示出
来的，以矩形电压脉冲为例，给出几种基本的表示方
法：
1. 编单码极规性则不：归零码：一种最简单的基带信号波形 ▪ 用0电平和正(负)电平V 分别代表二进制符号的 +V 0 1 0 1 1 0 0 0 1 “0”和“1”；当然， 0 也可以用0电平代表 “1”，电平V代表“0”。 ▪ 在一个码元时间内电平 维持不变。
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5.3 基带数字信号的波形
P( f )
谱零点带宽:主瓣宽度
归零码 不归零码
归一化功率谱
O 1/T 1/t
常用二元码的功率谱
f
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5.3 基带数字信号的波形
上述四种简单二元码：
1）功率谱中有丰富的低频分量和直流分量， 因此它们不能适用于有交流耦合的传输信道。
2）当信息中出现长1串和长0串时，不归零码 呈现连续的固定电平，无电平跃变，也就没有定 位信息。单极性归零码在出现连续0时也存在同 样的问题。
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5.3 基带数字信号的波形
优点：简单
缺点： ① 有直流分量； ② 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; ③ 每个“1”和“0”相互独立，无检错能力； ④ 单极性码传输时需要信道一端接地,只适
合用导线连接的各点之间做近距离传输, 如机箱内,不适用于两根芯线均不接地的 电缆传输； ⑤ 接收单极性码，判决电平为V/2，信道衰 减时，无最佳判决门限。
3）信息1与0分别独立地对应于某个传输电平， 相邻信号之间取值独立，不存在任何制约，因此 基带信号不存在检错能力。
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5.3 基带数字信号的波形
5.差分波形
数字“0”和“1”不是用电压值表示，而是用电压的变化 表示。
空号差分码：当“0”出现时，电压即发生跳变；当“1”出
现时，电压不发生变化。
01 0 1 10 0 0 1
缺点：出现长串连“0”时，接收端无法取得定时信 息。 注意：AMI码又被称为 “1B/1T”码 即把 1个二进制 码元变成1个三进制码元。
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5.4 基带数字信号的传输码型
8.HDB3码 － 3阶高密度双极性码 编码规则：
– 首先，将消息码变换成AMI码， – 然后，检查AMI码中连“0”的情况：
译 码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 +1 -1 1000 0 1000 0 1 1 0 0 0 0 1 1
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5.4 基带数字信号的传输码型
•优点：除了具有AMI码的优点外，还可以使连“0”码元串 中“0”的数目不多于3个，而且与信源的统计特性无关。故 在接收时能保证定时信息的提取。 •缺点：单个பைடு நூலகம்码有时会在接收端译码后产生多个误码
和单极性不归零码相
+V 0 1 0 1 1 0 0 0 1 比，可直接提取位定时信
0
息，也是其它码型提取同
步信号时需要的一种过渡
码型。
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5.3 基带数字信号的波形
4.双极性归零码
每个码元的起止时刻能够很容易得知；有利于同步脉冲的 提取。
当“0”和“1”以等概率出现时，也没有直流分量。
0 1 0 1 10 0 0 1 +V
第5章 基带数字信号的表示与传输
5.1 概述 5.2 字符的编码方法 5.3 基带数字信号的波形 5.4 基带数字信号的传输码型 5.5 基带数字信号的频率特性 5.6 基带数字信号传输与码间串扰 5.7 眼图 5.8 时域均衡器
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5.1 概述
通过第4章的学习，已经解决了把模拟 信号变换为数字信号，为数字通信奠定 了部分基础。但是，数字通信系统的任 务是传输数字信息。如何将这些载有信 息的数字序列传递给收信者呢？
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5.3 基带数字信号的波形 6.多电平码（ 多进制信号的基本波形）
当数字信息有M种符号时，称为M元 码，相应地要用M种电平表示它们，M>2 时，也称多元码。多元码中，每个符号可 以用来表示一个二进制码组。因此，n位二 进制码组可以用M=2n元码来传输。也就是 说多个二进制符号对应一个脉冲码元波形。
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5.1 概述
这些数字基带信号往往包含丰富的低频分量， 甚至直流分量。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，它们可以直 接传输， 故称为数字基带传输。基带传输是不 使用载波调制解调装置而直接传输基带信号的 传输方式。
而大多数信道，如各种无线信道和光信道， 则是带通型的，数字基带信号必须经过载波调 制，把频谱搬移到高载波处才能在信道中传输， 这被称为数字频带（调制或载波）传输。
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5.4 基带数字信号的传输码型
例如： 消息码:
1000 0 1000 0 1 1 0 0 0 0 1 1
AMI码: -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 -1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 0 0 0 +V +1 -1
HDB3码: -1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1
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5.3 基带数字信号的波形 传号差分码：当“1”出现时，电压即发生跳变；当“0”出
现时，电压不发生变化。
10 1 0 01 1 1 0
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5.3 基带数字信号的波形
差分码是以相邻脉冲电平的相对变化来表 示代码，因此差分码中的电平只具有相对意 义，称为相对码，即使当接收端收到的码元极 性与发送端完全相反时也能正确判决。而相 应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码。 用差分码传送代码可以消除设备初始状态的 影响，特别是在相位调制系统中用于解决载 波相位模糊问题。