数字基带传输系统

这些信号包含丰富的低频分量，甚至直流分量，称为 数字基带信号。
数字基带传输： 在某些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，数字基带信号可以直接传输。
数字频带传输：
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 的载频处才能在信道中传输。
6. 多电平波形 多于一个二进制符号对应一个脉冲。
在高数据速率传输系统中，采用这种信号形式是适宜的。
6.1.2 基带信号的频谱特性
➢ 了解信号需要占据的频带宽度，针对信号谱的特点 来选择相匹配的信道；
➢ 了解信号中有无直流分量， 有无定时分量，确定是 否可从信号中提取位定时信号。
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。
第六章 数字基带传输系统
本章大纲：
数字基带信号及其频谱特性 AMI码、HDB3码、双相码的编码原理和主要
优缺点 无码间干扰的基带传输特性 无码间干扰时的基带系统的抗噪声性能 时域均衡原理
引言
若信道中传输的是数字信号，则称为数字通信系统。 ✓ 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，电传机输出的代码） ✓ 来自模拟信号经数字化处理后的序列。
本章将讨论数字信号的基带传输。
基带传输系统的研究意义：
➢ 在利用对称电缆构成的近距离数据通信系统中广泛采 用了这种传输方式；
➢ 基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑 的问题；
➢ 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带 传输系统来研究。
它的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。
u n t a n g 1 t n s T g 2 t n s T
1P 以概P率 出现 anP 以概1率 P出现
显然，u(t)是随机脉冲序列。
g1(t+2Ts)
g1(t+3Ts)
g2(t+Ts)
g2(t-Ts)
g1(t)
g1(t-2Ts)
Ts 2
Ts 2
t
-Ts
Ts 2
Ts 2
Ts
思考
基带信号的功率谱可分为哪两部分？ 各自代表了什么物理意义？
三、几种常见码型的功率谱
P sf fsP 1 m G s 1 f P G 2 m s2ff m s f m fsP 1 P G 1 f G 2 f2
4. 双极性归零波形
双极性波形的归零形式：相邻脉冲之间必定留有零电 位的间隔。 特点： 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。
5. 差分波形 用相邻码元电平的跳变和不变来表示消息代码，称为相对码。
以电平跳变表示1，以电平不变表示0 用差分波形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。
一种比较简单的方法是以随机过程功率谱的原始定义为 出发点，求出数字随机序列的功率谱。
一、随机序列的分解
g1(t)－－代表“1”；
g2(t)－－代表“0”。
百度文库
随机序列s(t)可表示成： st snt n
其中： snt g g1 2tt n nssT T 以 以 概 (1 概 P出 P 率 )出 率 现 现
时没有位同步信息。
2. 单极性归零波形
脉冲宽度小于码元宽度。 特点： 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。
3. 双极性不归零波形
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。
可以把s(t)分解成稳态波v(t)和交变波u(t)：
稳态波：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。
vt P1tg nsT 1P g2tnsT n vn t n
v(t)是一个以Ts为周期的周期函数。
交变波u(t)：s(t)与v(t)之差， 即u(t) = s(t)-v(t) 其中第n个码元为：un(t)=sn(t)-vn(t)
基带脉冲 信道传输信号
滤除噪声 后的信号 位定时脉冲
6.1 数字基带信号及其频谱特性
6.1.1 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。
1. 单极性不归零波形
1－一个码元内持续有脉冲电平 0－一个码元内没有脉冲电平 特点： ➢ 极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。 ➢ 位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列
根据离散谱可确定序列是否包含直流分量和离散分量。
❖ u(t)的功率谱密度Pu(f) u(t)是功率型的随机脉冲序列，它的功率谱密度可采用截 短函数和求统计平均的方法来求：
P u f f s P 1 P G 1 f G 2 f2
其中：fs=1/Ts 可见，交变波的的功率谱Pu(f)是连续谱，它与g1(t)和g2(t) 的频谱以及出现概率P有关。 根据连续谱可以确定随机序列的带宽。
❖ 随机序列s(t)的功率谱Ps(f)
P sf P v f P u f
fsP1G m s f1 P G 2m s2 ff m sf
m
fsP 1 P G 1 f G 2 f2
连续谱： G1(f)≠G2(f)，总是存在的。 离散谱：是否存在，取决于g1(t)和g2(t)的波形及其出现的 概率P。
t
t
二、功率谱密度
❖ v(t)的功率谱密度Pv(f) v(t)是以Ts为周期的周期信号，其功率谱密度为一个离散谱。 可求得：
P vf fsP 1 m G s 1 f P G 2 m s2ff m s f m 1
其中，G1(f)和G2(f)分别是g1(t)和g2(t)的频谱。 f s T s
基带脉冲 信道信号 输入 形成器
信道
干扰
接收 滤波器
抽样 基带脉冲 判决器 输入
它把是原在始传基输带特信性号不变理换想成及适噪合声于背信景道下传，输在的规基定带时信刻号（，由通位过 定码时型脉变冲换控和制波）形对变接换收来滤实波现器，的其输目出的波是形与进信行道抽匹样配判，决便，于 以传恢输复，或减再小生码基间带串信扰号，。利于同步提取和抽样判决。