数字基带传输系统基本结构二
数字基带传输系统的基本结构
数字基带传输系统的基本结构
数字基带传输系统的基本结构包括以下几个部分：
1. 源端编码器：将源数据进行数字化编码，例如将模拟语音信号转换成数字格式。
2. 信道编码器：对源数据进行信道编码，以提高传输的可靠性和抗干扰能力，常用的编码方法包括冗余编码和差错纠正编码。
3. 信道调制器：将经过信道编码的数据进行调制，将数字信号转换为模拟信号，以适应信道传输的要求。
常用的调制方法包括振幅调制、频率调制和相位调制等。
4. 数字-模拟转换器：将调制后的数字信号转换为模拟信号，
以便在信道中传输。
5. 信道：是数字基带传输系统的传输介质，可以是电缆、光纤、无线信道等。
信道会引入噪声和干扰，对传输信号进行衰减和失真。
6. 模拟-数字转换器：将经过信道传输的模拟信号转换为数字
信号，以便进行下一步的处理。
7. 信道解调器：将经过模拟-数字转换器转换后的数字信号进
行解调，还原为调制前的数字信号。
8. 信道译码器：对经过解调的数字信号进行译码，以恢复原始
的信道编码数据。
9. 接收端解码器：对经过信道译码的数据进行解码，将数字信号转换为源数据的原始格式。
总的来说，数字基带传输系统的基本结构是通过源端编码、信道编码、信道调制与模拟-数字转换、信道传输、模拟-数字转换与信道解调、信道译码与接收端解码等步骤，实现源数据的可靠传输。
精品文档-数字通信原理(李白萍)-第5章
其中
sn
(t
)
g0 (t g1(t
nTB ) 以概率p出现 nTB ) 以概率1 p出现
(5-2) (5-3)
18
第 5 章 基带传输理论
为了使频谱分析的物理概念清楚， 推导过程简化， 我们可 以把s(t)分解成稳态项v(t)和交变项u(t)， 即
s(t)=v(t)+u(t) (5-4)
第 5 章 基带传输理论
第 5 章 基带传输理论
5.1 数字信号的基带传输 5.2 数字基带信号传输的基本准则(奈奎斯特第一准则) 5.3 数字信号基带传输的差错率 5.4 眼图 5.5 改善数字基带传输系统性能的措施
1
第 5 章 基带传输理论
5.1 5.1.1
数字基带传输系统的基本结构方框图如图5-1所示。 它主要 由码型变换器、 发送滤波器、 信道、 接收滤波器、 抽样判决 器和码元再生电路等组成。 为了保证系统能可靠、 有序的工作， 还在其中加入了同步系统。
14
第 5 章 基带传输理论
无论采用什么形式的波形和码型， 数字基带信号都可以用
统一的数学表达式来表示。 设构成数字基带信号的基本波形为
g(t)， 若令g0(t)代表“0”， g1(t)代表“1”， 码元间隔为 TB, 则数字基带信号可表示成
s(t) bn g(t nTB ) n
(5-1)
式中， bng(t－nTB)表示第n个码元波形； bn是第n个码元的 相对幅度，其电平值(0、 1或－1、 1等)是随机的。
由题意分析，g1(t)是幅度为A、宽度为TB的矩形脉冲，故 G1(f)=ATB Sa(πfTB)
该频谱的第一个零点为f=1/TB=fB， 所以G1(f)的带宽为fB， 则 随机序列的带宽仅由g1(t)的带宽决定， 即
数字基带传输系统的基本结构
数字基带传输系统的基本结构数字基带传输系统是一种用于将数字信号传输的通信系统。
其基本结构包括信源、编码器、调制器、信道、解调器和解码器等组成。
本文将逐一介绍这些组成部分的功能和作用。
1. 信源信源是数字基带传输系统的起点，其作用是产生数字信号。
信源可以是各种数字信息，如文字、音频、视频等。
通过信源的输入，数字信号被生成并传输到下一个组成部分。
2. 编码器编码器是将输入的数字信号进行编码的部分。
编码的目的是将数字信号转换为适合传输的形式，并增加抗干扰能力。
编码器可以采用多种编码方式，如霍夫曼编码、差分编码等。
编码后的信号被传输到调制器。
3. 调制器调制器是将编码后的数字信号转换为模拟信号的部分。
在数字基带传输系统中，调制器采用调制技术将数字信号转换为模拟信号。
常用的调制方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和振幅键控（ASK）等。
调制后的信号被传输到信道。
4. 信道信道是数字基带传输系统中信号传输的媒介。
信道可以是有线的，如电缆和光纤，也可以是无线的，如无线电波。
在信道中，信号可能会受到各种干扰和噪声的影响，因此需要采取适当的技术来增强信号的可靠性和抗干扰能力。
5. 解调器解调器是将经过信道传输的模拟信号转换为数字信号的部分。
解调器采用解调技术将模拟信号转换为数字信号，并将其传输到解码器。
常见的解调方式包括相干解调和非相干解调等。
6. 解码器解码器是将解调后的数字信号还原为原始信号的部分。
解码器根据编码器的编码规则，对解调后的数字信号进行解码，将其转换为原始的数字信号。
解码后的信号可以用于恢复信源产生的原始信息。
数字基带传输系统的基本结构如上所述。
通过信源产生数字信号，经过编码器、调制器、信道、解调器和解码器等组成部分的处理，最终实现对数字信号的传输和还原。
这种传输系统在现代通信中得到广泛应用，提高了通信的可靠性和效率。
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。
通信原理思考题及作业解答
思考题作业题解答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：衡量数字通信系统有效性的性能指标有：码元传输速率R B 、信息传输速率R b 、频带利用率η。
衡量数字通信系统可靠性的性能指标有：误码率P e 和误信（比特）率P b 。
1–12 何谓码元速率和信息速率？它们之间的关系如何？答：码元速率R B 是指单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ，B ）。
信息速率R b 是指单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒（b/s 或bps ）。
码元速率和信息速率的关系： 或 其中 M 为M 进制（M ＝2 k ，k = 1, 2, 3, …）。
1–13 何谓误码率和误信率？它们之间的关系如何？答：误码率P e 是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例。
误信率P b 是指错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例。
在二进制中有：P e ＝P b 。
第1章 绪论（ 习题 ）1–4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码：00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1) 不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率；(2) 若每个字母出现的可能性分别为P A ＝1/5，P B ＝1/4，P C ＝1/4，P D ＝3/10，试计算传输的平均信息速率。
解：(1) 平均每个字母携带的信息量，即熵为2（比特/符号）每个字母（符号）为两个脉冲，其宽度为2×5 ms ＝10－2（s ）则平均信息速率为：2（比特/符号）／10－2（秒/符号）＝200（b/s ）(2) 平均信息量为985.1310log 1034log 4125log 51)(222=⨯+⨯⨯+⨯=x H （比特/符号） 平均信息速率为：H (x )／10－2＝1.985／10－2＝198.5（b/s ）1–7 设一数字传输系统传送二进制码元的速率为2400 B ，试求该系统的信息速率。
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
数字基带传输系统的基本结构及功能
数字基带传输系统的基本结构及功能数字基带传输系统是一种基于数字信号基带处理的通信系统，广泛应用于短距离通信、数字局域网、多媒体设备等领域。
该系统由以下主要部分组成：1. 信号源编码：首先，需要对原始信号进行编码，将模拟信号转换为数字信号。
常见的方法包括采样、量化和编码等。
2. 基带信号处理：信号源编码后的数字信号需要进行基带信号处理，以适应传输信道的特性。
基带信号处理包括信号调制、滤波、放大等，以提高信号传输的稳定性和可靠性。
3. 信道编码：为了提高传输的可靠性，需要对基带信号进行信道编码，添加冗余信息，以便在接收端进行错误检测和纠正。
常见信道编码方式包括差错控制编码（如CRC）和前向纠错编码（如卷积码、分组码等）。
4. 调制：将基带信号或已编码信号调制为适合传输的形式，如调幅、调频、调相等。
调制的主要目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在模拟传输媒体上进行传输。
5. 传输媒体：数字基带传输系统使用的传输媒体包括电缆、光纤、无线电波、卫星等。
传输媒体负责将调制后的信号从发送端传输到接收端。
6. 解调：接收端需要对接收到的信号进行解调，将模拟信号转换为数字信号。
解调的方式与调制方式相对应，如解调调幅、调频、调相等。
7. 信道解码：接收端在解调后需要对信号进行信道解码，以还原原始数据。
信道解码过程与信道编码过程相反，如解码差错控制码和前向纠错码等。
8. 数据判决：在接收到解码后的数据后，需要进行数据判决，以确定数据的准确性。
数据判决通常采用硬判决和软判决两种方式，其中硬判决是根据接收到的信号电压或电流直接判断数据，而软判决则是根据多个样值的统计特性进行判断。
9. 再生：在数据判决后，需要进行信号再生，以消除噪声和信号衰减的影响。
信号再生通常采用线性放大器和线性检波器等技术，以提高信号的稳定性。
10. 同步：为了保证数据的正确传输和接收，需要建立可靠的同步机制。
同步机制包括位同步、字符同步、帧同步等，以确保发送端和接收端的数据传输同步。
通信原理第5章数字基带传输系统
N
sT (t) sn (t)
n N
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简 化，将sT(t)分解成稳态波vT(t)和交变波uT(t)。
24
稳态波：是随机序列s(t)的统计平均分量，
取决于每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加 权平均，且每个码元统计平均波形相同，因
此可表示成：
13
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
14
3. 单极性归零波形（RZ）
f
s
Pg1(t) (1 P)g2 (t) e jms d
f s PG1(m s ) (1 P)G2 (ms )
28
式中
G1(ms ) g1(t)e jmstdt
G2 (ms ) g2 (t)e jmstdt
29
把得到的Cm代回v(t)表达式得
v(t) f s PG1(m s ) (1 P)G2 (m s )e jmst
代码
10
0
Ts
12
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，利于同步提取
《通信原理》作业答案
《通信原理（C）》作业解答1-1．以无线广播和电视为例，说明下图所示模型中，信息源、受信者及信道包含的具体内容是什么？答：（一）信息源的作用是将各种可能的消息转换成原始电信号。
（1）在无线广播中，信息源中包含的具体内容就是从声音等各种消息转换而成的原始电信号。
（2）在无线电视中，信息源中包含的具体内容就是从声音、图像等消息转换而成的原始电信号。
（二）受信者的作用就是将复原的原始电信号转换成相应的消息。
（1）在无线广播中，受信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的声音等消息。
（2）在无线电视中，受信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换而成的声音、图像等消息。
（三）信道的作用就是传送由原始电信号转换而来的信号。
在无线广播和电视中，信道中包括的具体内容就是无线电波，其中以某种方式表示原始电信号。
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：（1）数字信号：如果电信号的参量仅可能取有限个值，则称之为数字信号。
（2）模拟信号：如果电信号的参量取值连续（不可数、无穷多），则称之为模拟信号。
（3）两者的根本区别在于：电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
1-3. 何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，数字通信具有以下特点：（1）传输的信号是离散式的或数字的。
（2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应。
（3）抗干扰能力强，因为数字信号可以再生，从而消除噪声积累。
（4）传输差错可以控制。
（5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理。
（6）便于加密，可靠性高。
（7）便于实现各种信息的综合传输。
1-5. 按调制方式，通信系统如何分类？答：根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。
（1）基带传输是将末经调制的信号直接传送，如音频市内电话。
（2）频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
1-7. 按传送信号的复用方式，通信系统如何分类？答：传送多路信号有三种复用方式，即为频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分复用（CDM）。
数字基带传输系统的基本结构及各部...
通信原理辅导及习题解析（第六版）第6章数字基带传输系统本章知识结构及内容小结[本章知识结构]图6－1 第6章知识结构框图[知识要点与考点]1．数字基带信号（1）数字基带信号波形基本的数字基带信号波形有单、双极性不归零波形，单、双极性归零波形、差分波形与多电平波形。
（2）数字基带信号的数学表达式 ①()()nsn s t a g t nT ∞=-∞=-∑式中，()s t 为单极性时，n a 取0或＋1；()s t 为双极性时，n a 取＋1或－1。
()g t 可取矩形 ②()()nn s t s t ∞=-∞=∑（3）数字基带信号的功率谱密度[]212212()(1)()()()(1)()()s s s s s s m P f f P P G f G f f PG mf P G mf f mf δ∞=-∞=--++--∑① 二进制数字基带信号的功率谱密度可能包含连续谱与离散谱。
其中，连续谱总是存在，根据连续谱确定信号带宽；在双极性等概信号时，离散谱不存在，根据离散谱确定直流分量与定时分量；② 二进制不归零基带信号的带宽为s f （1/s s f T =）；二进制归零基带信号的带宽为1/τ。
2．常用传输码型常用传输码型有三电平码（AMI 码、HDB3码）与二电平码（双相码、差分双相码、密勒码、CMI 码、块编码）。
其中，AMI 码与HDB3码需要重点掌握。
（1）AMI 码将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“－1”，而“0”(空号)保持不变。
（2）HDB3码 ① 编码规则：当连0数目不超过3个时，同AMI 码；连0数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V ；V 与前一个相邻的非0脉冲极性相同，相邻的V 码之间极性交替。
V 的取值为+1或-1；B 的取值可选0、+1或-1；V 码后面的传号码极性也要交替。
② 译码规则：寻找破坏脉冲V 码，即寻找两个相邻的同极性码，后一个码为V 码；V 码与其之前的3个码一起为4个连0码；将所有-1变成+1后便得到原消息代码。
第5章 数字信号的基带传输系统
HDB3码： －1000 －V ＋1000 ＋V －1 ＋1 －B00 －V ＋1 —1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码比较简单。从上述 原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非“0”符号同极性（包括
B符号在内），故从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，
从而断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号，然后恢复4个
一、单极性不归0二进制脉冲序列的功率谱密度数字 基带信号单个波形的频谱：
（设“1”、“0”码等概率出现，码元宽度）。
19
天津电子信息职业技术学院
20
天津电子信息职业技术学院
二、单极性归零二进制码序列的功率谱密度：
g1(t)
g2 (t )
A
Ts 2 Ts
2Ts 3Ts t
(a) 单极性归0二进制序列
6
天津电子信息职业技术学院
占空比指的是脉冲宽度τ与码元宽度Tb之比τ/Tb。单极性RZ码 的占空比为50％。
4．双极性归零（RZ）码 双极性归零码的构成原理与单极性归零码相同，如图5-1d）。 每一个码元被分成两个相等的间隔，“1”码是在前一个间隔为正 电平而后一个间隔回到零电平，而“0”码则是在前一个间隔内为 负电平而后一个间隔回到零电平。
1
1…
AMI码： ＋100 —1 ＋1000 －1 ＋1 －1 …
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
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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）
基带传输系统
几种常用的传输码型： 1. AMI码——传号交替反转码 消息码 AMI码 1 +1 0 0 0 0 1 -1 1 +1 0 0 0 0 1 -1 1 +1 1 -1
主要特点 △具有一定检错能力 △无直流分量，低频分量较小 主要不足 △其性能与信源统计特性有关 △常连0时，信号无跳变，位定时提取困难。
π fT s T 1 )+ Ps ( f ) = s S 2 a ( 2 16 16
连续谱
m = ∞
∑
∞
Sa 2 (
mπ )δ ( f mf s ) 2
离散谱
③ 双极性波形 ：g1(t)=-g2(t)=g(t) ，P=1/2
P ( f ) = Ts S 2 a ( π fT ) s s
总结： （1）随机序列的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数，时间波形的占 空比越小，频带越宽； （2）单极性基带信号是否存在离散谱取决于矩形脉冲的占空比。0，1等 概的双极性信号没有离散谱。
2 2 2
+ 2f s2 ∑ PG 1 (mf s ) + (1 P )G 2 (mf s ) δ(f mf s ),
m =1
∞
2
f ≥0
总结：随机序列的功率谱一般有两部分组成：连续谱Pu（f）和离散谱Pv（f）。 连续谱总是存在的，离散谱是否存在取决g1(t)和g2(t)的波形及其出现的概率。 离散谱Pv(f)对接收端提取定时分量有十分重要的意义。
H ( ω)
H(ω) H(ω) H ( ω)
1
π Ts π Ts
1
1
3π Ts
ω
a b 解：根据奈奎斯特准则
3π Ts
ω
4π Ts
通信3a
s( t ) =
•
n = −∞
∑ a g (t − nT )
n s
+∞
代表第n个信息符号所对应的电平值（0、1或-1、+1等）
g1 ( t − nTs )，出现符号"0"时 g (t − nTs ) = g 2 (t − nTs )，出现符号"1"时
• 由于 an 是信息符号所对应的电平值，它是一个随机量。因此， 通常在实际中遇到的基带信号都是一个随机的脉冲序列。
基带脉 信道信号 冲输入 形成器
信道
接收 滤波器
抽样 判决器
基带脉 冲输出
干扰
信道信号形成器： 信道信号形成器：产生适合于信道传输的基带信号； 信道：允许基带信号通过的媒质； 信道 接收滤波器：接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰； 接收滤波器 抽样判决器： 抽样判决器：在噪声背景下用来判定与再生基带信号。
4、 CMI码（传号反转码）
• 其编码规则为：“1”码交替用“11”和“00”表示； “0”码用“01”表示。 • 这种码型有较多的电平跃变，含有丰富的定时信息。 该码已被CCITT推荐为PCM四次群的接口码型。在光 缆传输系统中有时也用作线路传输码型。
nBmB码
• 把原信息码流的n位二进制码作为一组，变换为m （m>n）位二进制码作为新的码组，称为nBmB码。 • 由于m>n，故可以从中选择一部分有利码组作为可 m>n 用码组，其余为禁用码组，以获得好的特性。双相 码、CMI码就是1B2B码。 • 在光纤数字传输系统中，通常选择m＝n＋l，取 1B2B码、2B3B码以及 5B6B码等，其中5B6B码已 实用化，用作三次群和四次群线路传输码。
1 10
第五章 数字基带传输系统
1、AMI码 2、HDB3码 3、曼彻斯特编码（双相码） 4、密勒码 5、CMI码
通信原理
双极性信号交替反转码（AMI）
(1) 零电平代表二进制0，交替出现的正负电压 表示1。 (2) 信号交替反转码用交替变换的正、负电平 表示比特1的方法使其所含的直流分量为零
通信原理
– (3)AMI实现了两个元间隔虚线）
二是可对连续的比特1可进行同步。
– (4)但对一连串的比特0并无同步确保机制。
– (5)为解决比特0的同步，两种AMI的变型B8ZS和
HDB3被研究出来，前者在北美使用，后者用于 日本和欧洲。
B8ZS、HDB3都是在ＡＭＩ的基础上变化的
通信原理
高密度双极性3零码（HDB3）
虽然名称是3零编码，实际是当连续出现 4个比特0时，就在AMI编码中引入变动。
通信原理
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CMI（Coded Mark Inversion）码
编码规则是：消息码“1”交替用正和负电压 表示，或者说交替用“11”和“00”表示；信 息码“0”用“01”表示
通信原理
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4、常用数字基带信号的功率谱密度
通信原理
采用升余弦脉冲代替矩形脉冲---基带成型
基带成型后不归零码的功率谱密度，带外能量很少，不易失真
通信原理
字符编码
由于计算机只能识别、存储、和处理二进制的 信息，而字符信息又是最重要的数据信息。这 样为了使计算机能处理字符，规定了字符和二 进制数之间的对应关系，称字符编码。它涉及 到信息的表示，交换，处理，传输和存储以国 家或国际标准的形式来实施。 字符编码：将字符用二进制数来表示的编码。
码型：表示二进制数中0和1的信号形式被称为 码形。 在数字通信中，用直流信号表示二进制数中的 0 和1 。 数字数据基带信号常用码型有二电平码，差分 码，交替反转码（AMI），曼彻斯特码，差分 曼彻斯特码，密勒码，多电平码，和二进制编 码等。
数字信号的基带传输 (2)
21
b. 无在线检错能力
双极性信号
在正逻辑中: 二进制 “1”——〉+AV 二进制 “0”——〉 - A V
优点: a. 如果0、1等概，则无直流分量
b. 抗干扰能力比单极性信号强 缺点: a.需要两种电源 b. 无在线检错能力
应用 : 机内码，近距离接口码
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基本概念
二、基带传输与频带传输
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。
基带传输：将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移，直接传送。
同轴电缆，双绞线 频带信号：数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输：将数字带通信号通过带通信道传输
（1）齐次性
若 x(t ) T y(t )
则x(t ) T y(t )
（2）可叠加性
y1 t T x1 t ,
y2 t T x2 t
yt T x1 (t ) x2 (t ) T x1 (t ) T x2 (t )
假定通过系统前的信号为X(t)，通过系统后的信号为Y(t)，
不失真系统只能导致信号如下改变：
Y (t ) kX (t t 0 )
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系统对信号的作用如下：
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出：
X(t )
h(t )
Y( t )
Y ( t ) kX( t t0 )
光纤, 无线
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基带和频带传输模型
数字信号 码型生成器 数字信道 接收 滤波器 抽样判决器
通信原理(陈启兴版)第5章课后习题答案
第5章 数字基带传输系统5.1 学习指导 5.1.1 要点本章的要点主要有数字基带传输系统结构及各部件功能；基带信号常用波形及其频谱特性；基带传输常用码型的编译及其特点；码间串扰和奈奎斯特第一准则；理想低通传输特性和奈奎斯特带宽；升余弦滚将特性；第一类部分响应系统；无码间串扰基带系统的抗噪声性能；眼图和均衡的概念。
1.数字基带传输系统数字基带传输系统：不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，其基本结构如图5-1所示。
主要有发送滤波器、信道、接收滤波器、同步提取电路以及抽样判决器组成。
发送滤波器用于产生适合于信道中传输的基带信号波形。
信道是基带信号传输媒质（通常为有线信道）。
加性n (t )是均值为零的高斯白噪声。
接收滤波器的功能接收有用信号，滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。
同步提取即从接收信号中提取用来抽样的定位脉冲。
抽样判决器用来对对接收滤波器的输出波形进行抽样、判决和再生（恢复基带信号）。
图5 - 1 数字基带传输系统的原理方框图2.数字基带信号及其频谱特性(1) 数字基带信号数字基带信号用不同的电平或脉冲来表示不同的消息代码。
数字基带信号的单个脉冲有矩形脉冲、余弦脉冲、升余弦脉冲、高斯脉冲等等形式。
常用的基本信号波形有：单极性与双极性波形、不归零码与归零码波形、差分波形、多电平波形等。
数字基带信号通常是一个随机的脉冲序列。
若其各码元波形相同而电平取值不同，则可表示为()()nsn s t a g t nT ∞=-∞=-∑ (5-1)式(5-1)中，a n 是第n 个码元所对应的电平值（随机量）；T s 为码元持续时间；g (t )为某种脉冲波形。
一般情况下，数字基带信号可表示为()()nn s t s t ∞=-∞=∑ (5-2)(2) 基带信号的频谱特性数字基带信号s (t )的频谱特性可以用功率谱密度来描述。
设二进制随机信号为()()nn s t s t ∞=-∞=∑ (5-3)其中()()()12,0()11=S n S g t nT s t g t nT -⎧⎪=⎨-⎪⎩对应“”，以概率P 出现，对应“”，以概率P 出现 则s (t )的功率谱密度为212()(1)()()s S P f f P P G f G f =--+212[()(1)()]()S S S S m f PG mf P G mf f mf δ∞=-∞+--∑(5-4)式(5-4)中，f s =1/T s 为码元速率；G 1(f )和G 2(f )分别是g 1(t )和g 2(t )的傅里叶变换。
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数字基带信号及基带传输的常用码型
数字基带信号频谱特性
基带脉冲传输与码间干扰 无码间串扰的基带传输特性 部分响应系统 眼图
时域均衡
本章教学基本要求：
掌握：1. 几种常用传输码型的编码方案 2. 无码间干扰时域、频域条件 3. 会判断、会画基带信号波形图 理解：数字基带信号频谱特性 了解：眼图与时域均衡
一、数字基带信号
数字基带信号是指消息代码的电波形，它 是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息 代码。数字基带信号(以下简称为基带信号) 的类型有很多，常见的有矩形脉冲、三角 波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的 是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变 换。
二、数字基带信号码型设计原则
传输码型的选择，主要考虑以下几点： (1) 码型中低频、 高频分量尽量少； (2) 码型中应包含定时信息， 以便定时提取； (3) 码型变换设备要简单可靠； (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， 适 合于所有的二进制信号。这种与信源的统计特性无 关的特性称为对信源具有透明性； (6) 低误码增值； (7) 高的编码效率。
实际中，基带传输不如频带传输应用广泛 但对基带传输的研究仍有意义，因为： 频带传输里也同样存在基带传输问题， 即，基带传输中包含频带传输的基本问 题。 线性调制的频带传输系统可等效为基带 传输系统。 基带传输方式在迅速发展。目前，它不 仅用于低速数据传输，而且还用于高速 数据传输。
6.1数字基带信号及基带传输的常用码型
三、数字基带信号码型的分类
根据码型所包含的电平幅度取值区分：
二元码：
NRZ RZ 差分码 数字分相码 CMI码 5B6B码 信号交替反转码 HDBn码 HDB3码
三元码
多元码
M进制码 2B1Q码 ISDN所应用的144kbps
1. 单极性二进制
其特点是极性单一，有直流分量，单极性不归 零脉冲之间无间隔。另外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。 单极性归零波形可以直接提取定时信息，是其 他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡波 形。
信道信号形成器：基带传输系统的输入是 由终端设备或编码器产生的脉冲序列，它 不一定适合直接在信道中传输。信道信号 形成器的作用就是把原始基带信号变换成 适合于信道传输的基带信号，这种变换主 要是通过码型变换和波形变换来实现的， 其目的是与信道匹配， 便于传输，减小码 间串扰，利于同步提取和抽样判决。
编码规则: 消息代码中的0 传输码中的0 消息代码中的1 传输码中的+1、-1半占空比 归零码交替表示 例如: 消息代码:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 AMI码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1
AMI码的特点: (1) 由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交 替，而0电位保持不变;所以由AMI码确定的 基带信号无直流分量，且只有很小的低频分 量; (2) 不易提取定时信号，由于它可能出现 长的连0串。 解码规则： 从收到的符号序列中将所有的-1变换成+1 后，就可以得到原消息代码。
1 不归零(NRZ) τ 0 0 1 1 0 1
归零码(RZ) τ
2. 双极性二进制
由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当0、 1符号等概可能出现时无直流分量。这样，恢复信号的 判决电平为 0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰 能力也较强。故双极性波形有利于在信道中传输。
双极性波形的归零形式，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。它除了 具有双极性不归零波形的特点外，还有利于同步脉冲的 提取。 1 0 0 1 1 0 1
不归零
归 零
3、差分波形：电位改变“1”，不变“0”
1 0 0 1 1 0 1
4、多值波形
由于这种波形的一个脉冲可以代表多个二进制符 号， 故在高数据速率传输系统中，采用这种信号 形式是适宜的。
00 +3E 01 +E 10 -E 11 -3E
01
11
00
10
01
5、AMI码 ：码即传号交替反转码
本章核心内容：
一、数字基带传输系统基本结构 二、数字基带信号及其频谱特性 三、基带传输的常用码型 四、基带脉冲传输与无码间干扰条件 五、无码间干扰基带系统性能分析指标
引言
来自数据终端的原始数据信号，或者是来 自模拟信号经数字化处理后的PCM码组， ΔM序列等等都是基带数字信号。这些信号 往往包含丰富的低频分量。 数字基带信号基带信号经载波调制，频谱 搬移后在信道中传输，称为频带传输。 有些场合可以不经过载波调制和解调过程 而直接传输，称为基带传输。 直接传送基带信号的系统，称之为基带传 输系统，它的基本结构如图6—1所示。
6、HDB3码——3阶高密度双极性码 编码规则： 当信码的连0个数不超过3时，仍按AMI 码的 规则编，即传号极性交替； 连0个数超过3时，则将第4个0改为非0脉冲， 记为+V或-V，称之为破坏脉冲。相邻V码的 极性必须交替出现； 为了便于识别， V码的极性应与其前一个非0 脉冲的极性相同，否则，将四连0的第一个0 更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记 为+B或-B； 破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。
信道：允许基带信号通过的媒质。通常为 有线信道， 如市话电缆、架空明线等。信 道的传输特性通常不满足无失真传输条件， 甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪 声。在通信系统的分析中，常常把噪声n(t) 等效，集中在信道中引入。 接收滤波器：主要作用是滤除带外噪声， 对信道特性均衡，使输出的基带波形有利 于抽样判决。
n (t)
数字 基带信号
信道信号 形成器 GT( )
信道 C( )
接 收 滤波器 GR( ) 同步 提取
抽 样 判决器
图 6-1数字基带传输系统
该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波 器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成 器用来产生适合于信道传输的基带信号，信 道可以是允许基带信号通过的媒质(例如能 够通过从直流至高频的有线线路等)；接收 滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声 和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下 用来判定与再生基带信号。