第三章_数字基带传输系统案例
基带传输系统课程设计心得
基带传输系统课程设计心得一、课程目标知识目标：1. 理解基带传输系统的基本概念，掌握其工作原理及传输特性；2. 掌握基带信号的特点，了解不同类型的基带信号在传输过程中的影响；3. 了解数字信号与模拟信号在基带传输系统中的区别，明确数字信号的优势。
技能目标：1. 能够分析基带传输系统的性能，评估传输效果；2. 学会使用相关工具和软件进行基带信号传输的仿真实验；3. 能够根据实际需求设计简单的基带传输系统，优化传输性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信工程的兴趣，激发他们探索基带传输技术的热情；2. 培养学生团队合作精神，学会在团队中沟通、协作，共同解决问题；3. 强化学生对我国通信事业的自豪感，树立为我国通信事业贡献力量的信念。
课程性质分析：本课程为通信原理与实践课程的重要组成部分，以理论为基础，实践为支撑，旨在帮助学生建立完整的通信系统知识体系。
学生特点分析：学生具备一定的电子线路和信号处理基础，对通信原理有一定了解，但可能对基带传输系统的实际应用及设计存在陌生感。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过实例分析、实验操作等教学手段，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
同时，注重培养学生的创新意识和团队协作精神，为我国通信事业培养具备实际工程能力的优秀人才。
在此基础上，将课程目标分解为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 基带传输系统基本概念：介绍基带传输系统的定义、特点及其在通信系统中的地位。
教材章节：第一章第二节。
内容安排：讲解基带传输系统的基本组成，分析其与频带传输系统的区别。
2. 基带信号传输特性：分析基带信号在传输过程中的幅频特性、相频特性等。
教材章节：第二章。
内容安排：通过实例阐述基带信号传输特性，探讨不同传输介质对信号的影响。
3. 基带信号处理技术：介绍基带信号的处理方法，包括采样、量化、编码等。
教材章节：第三章。
数字信号的基带传输
实训三数字信号的基带传输一、实验目的1.掌握基带信号的功率谱密度方法。
2.掌握数字基带传输系统的误码率计算。
3.理解码间干扰和信道噪声对眼图的影响。
4.理解匹配滤波器的原理。
二、实验内容1.基带信号采用不归零矩形脉冲或升余弦滚降波形，基带信号的功率谱密度分析。
2.误码率的计算：A/σ和误码率之间的性能曲线。
3.眼图的生成。
4.匹配滤波器。
三．实验结果1.基带信号采用矩形脉冲和根号升余弦信号波形的功率谱。
（1）二进制不归零矩形脉冲的时域波形与功率谱（对应的m 文件为rectpul.m）。
012345678910-11时间幅度2012210178 黄亮平-5-4-3-2-10123450123频率功率双极性矩形脉冲信号的功率谱密度（2）二进制滚降系数为1的升余弦信号的时域波形和功率谱(对应的m 文件为rcos.m)。
0102030405060708090100-11时间幅度2012210178 黄亮平 滚降系数为1的基带信号波形00.51 1.52 2.53 3.5x 10400.10.20.30.4升余弦信号功率谱2、误码率的计算随机产生10^6个二进制信息数据，采用双极性码，映射为±A。
随机产生高斯噪声(要求A/σ为0～12dB)，叠加在发送信号上，直接按判决规则进行判决，然后与原始数据进行比较，统计出错的数据量，与发送数据量相除得到误码率。
画出A/σ和误码率之间的性能曲线，并与理论误码率曲线相比较(对应的m 文件为bercompared.m)。
0246810121010101010102012210178 黄亮平 误码率仿真曲线与理论曲线的比较A/sigma b e r3.绘制波形和眼图（1)设基带信号波形为滚降系数为1的升余弦波形,符号周期Ts,试绘出不同滚降系数a=1,0.75,0.5,0.25时的时域脉冲波形（对应的m 文件为diffrcosa.m）。
024681012141618200.512012210178 黄亮平 滚降信号波形 a=1024681012141618200.51滚降信号波形 a=0.75024681012141618200.512012210178 黄亮平 滚降信号波形 a=0.5024681012141618200.51滚降信号波形 a=0.25（2）随机生成一系列二进制序列，滚降系数a=1，画出多个信号的升余弦波形（对应的m 文件为multicossignals.m）。
计算机网络通信技术第03章 调制解调和多路复用技术
调制解调技术
在频带系统中，调制器、解调器是核心，调制解 调技术也是通信学科中的关键技术和重要内容。
在频带系统中还有功率放大器、混频器、馈线系 统、天线等部分，这些部分从原理角度看对信号不会 产生有本质变化，不列在频带系统中。
调制解调技术（2）
数据信号的调制是指利用数据信号来控制一定 形式高频载波的参数，以实现其频率搬移的过程。
高频载波的参数有幅度、频率和相位，因此， 就形成了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK） 和相移键控（PSK）三种基本数字调制方式。
幅移键控（ASK）（ 1.定义 ）
幅移键控（ASK， Amplitude Shift Keying）又称幅度键控，
上，让载波通过；0信号时开关S断开，载波不能通过。这
种通过开关的通断达到载波的有无（实质上是改变载波的
幅度）所形成的信号也叫 OOK（On－off Keying）信号。
3．波形
由定义和实现逻辑都可画出2ASK信 号的波形，如图所示。
第03章 调制解调和多路复用技术
第03章 调制解调和多路复用技术
内容提要：
调制与解调 基带传输 频带传输 PSK、FSK、ASK 多路复用技术
调制和解调
在计算机与打印机之间的近距离数据 传输、在局域网和一些域域网中计算机间 的数据传输等都是基带传输。
基带传输实现简单，但传输距离受限。
④.抽样判决器：带有噪声的数据波形恢复成标准的数据基带信号。
1．理想基带传输系统
理想基带传输系统的传输特性具有理想低通特 性，其传输函数为
理想基带传输系统
数字基带传输系统仿真实验
数字基带传输系统仿真实验一、系统框图一个数字通信系统的模型可由下图表示:信源信道数字信源编码器调制器编码器数字信源噪声信道信道数字信源信宿译码器解调器译码器数字信宿编码信道数字通信系统模型从消息传输角度看，该系统包括两个重要的变换，即消息与数字基带信号之间的变换;数字基带信号与信道传输信号之间的变换。
在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。
称为基带传输系统。
与之对应，把包括了载波调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统。
无论是基带传输还是频带传输，基带信号处理是必须的组成部分。
因此掌握数字基带传输的基本理论十分重要，它在数字通信系统中具有普遍意义。
二、编程原理1. 带限信道的基带系统模型(连续域分析)X(t) y(t){}a, 输入符号序列―― lL,1dtatlT()(),,,T, 发送信号―― ――比特周期，二进制,lbbl,0码元周期,jft2,, 发送滤波器―― G(),或Gf()或gtGfedf()(), TT,TT,,, 发送滤波器输出――L,1xtdtgtatlTgt()()*()()*(),,,,,TlbTl,0 L,1=()agtlT,,lTsl,0, 信道输出信号或接收滤波器输入信号(信道特性为1) ytxtnt()()(),，,jft2,G(),Gf()gtGfedf()(),, 接收滤波器―― 或或 RR,RR,,, 接收滤波器的输出信号rtytgtdtgtgtntgt()()*()()*()*()()*(),,，RTRR,1L ()(),,，agtlTnt,lbR,0l,jft2,gtGfCfGfedf()()()(), 其中 ,TR,,(画出眼图)lTlL,,, 01, 如果位同步理想，则抽样时刻为 brlTlL() 01,,,, 抽样点数值为 (画出星座图) b,{}a, 判决为 l2. 升余弦滚降滤波器(1),,,Tf,||,s,T2s,,TT1(1)(1),,，，，,,,,ss Hfff()1cos(||),||,，,,,,,,TTT2222，，,ss,,(1)，,f0,||,,T2s,1式中,称为滚降系数，取值为, 是常数。
通信原理——数字基带传输系统3
s s
系统带宽：
1 B 2Ts
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
冲激响应波形：
h(t)
-4T s
-3Ts -2Ts
-Ts
0
Ts
2Ts 3Ts
4T s
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
因而，通过分析，可以得到以下结论： (1)对于理想低通系统，若Tb=mTs，m∈N，则可实 现无码间干扰传输，则传码率RB=1/Tb=1/(mTs) ； (2)理想低通系统最大频带利用率为：
基带传输系统的抗噪声性能
二进制双极性基带系统 接收滤波器的输出是一混合波形，即 x(t)=s(t)+nR(t) s(t)：数字基带信号； nR(t) ：接收滤波器输出端噪声。 为了得到第k个码元，选取抽样时刻t=kTs，则抽样值：
1 ’ 时 A nR ( kTs ) 发 送 ‘ x( kTs ) 0’ 时 A nR ( kTs ) 发 送 ‘
s
0 (b)
1s 2T 4W1
t
华北水利水电学院信息工程系 王玲
无码间串扰的基带传输特性
滚降系统无码间串扰的传码率＝与之等效的理想低 通系统的无码间串扰的传码率；理想低通系统的截止 频率为滚降系统传输函数衰减到其最大值一半时对应 的频率点。
码元传输速率：RBMAX=1/Ts 频带利用率：ηmax＝RBmax/B=2/(1+α) 当 α ＝ 0 ，为理想低通特性，此时频带利用率最大， 2Bd/Hz； 当 α ＝ 1 ，称为升余弦特性，此时频带利用率最小， 1Bd/Hz。
t0 ＋ 2Ts
t
无码间串扰的基带传输特性
实验三数字基带传输系统建模和仿真
实验三 数字基带传输系统的建模与仿真一． 实验目的1. 了解数字基带传输系统的建模过程2. 了解数字基带传输系统的仿真过程二． 实验内容建立一个基带传输模型，发送数据为二进制双极性不归零码，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配，接收机能自行恢复系统同步信号。
要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。
三． 实验原理数字基带传输系统框图如图5-1所示，它主要由脉冲形成器、发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决器等部件组成为保证数字基带。
系统正常工作，通常还应有同步系统。
图中各部分原理及作用如下：脉冲形成器：输入的是由电传机、计算机等终端设备发送来的二进制数据序列或是经模/数转换后的二进制脉冲序列，用{}k d 表示，它们一般是脉冲宽度为T 的单极性码。
脉冲形成器的作用是将{}k d 变换成比较适合信道传输的码型，并提供同步定时信息，使信号适合信道传输，保证收发双方同步工作。
发送滤波器：发送滤波器的传输函数为()T G ω，其作用是将输入的矩形脉冲变换成适合信道传输的波形。
这是因为矩形波含有丰富的高频成分，若直接送入信道传输，容易产生失真。
信道：信道传输函数为()C ω。
基带传输的信道通常为有线信道，如市话电缆和架空明线等，信道的传输特性通常是变化的，信道中还会引入噪声。
在通信系统的分析中，常常把噪声等效，集中在信道引入。
这是由于信号经过信道传输，受到很大衰减，在信道的输图5-1 数字基带传输系统出端信噪比最低，噪声的影响最为严重，以它为代表最能反映噪声干扰影响的实际情况。
但如果认为只有信道才引入噪声，其他部件不引入噪声，是不正确的。
G ，它的主要作用是滤除带外噪声，对信道接收滤波器：接收滤波器的传输函数为()R特性进行均衡，使输出信噪比尽可能大并使输出的波形最有利于抽样判决。
抽样判决器：它的作用是在信道特性不理想及有噪声干扰的情况下，正确恢复出原来的基带信号。
数字基带传输技术实验报告
实验报告课程名称通信原理实验名称实验一：数字基带传输技术班级学号姓名指导教师实验完成时间： 2014年 10 月 28 日一、熟悉实验平台二、数字基带传输系统实验1. 实验目的1.了解几种常用的数字基带信号。
2.掌握常用的数字基带出书码型的编码规则。
3.掌握CPLD实现码型变换的方法。
2.实验内容1.观察NRZ码,RZ码，AMI码，HDB3码，CMI码，BPH码的波形。
2.观察全0码或全1码时各码型的波形。
3.观察HDB3，AMI码的正负极性波形。
4.观察AMI码，HDB3码，CMI码，BPH码经过码型反变换后的输出波形。
5.自行设计码型变换电路，下载并观察波形。
3.实验仪器各功能模块（实验箱）20M双踪示波器一台频率计（可选）一台连接线若干2.实验原理二进制码元的数字基带传输系统参考使用模块：信号源模块、码型变换模块、信道模拟模块、终端模块。
该通信系统的框图如图1所示。
图1 二进制码元的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。
基带信号是代码的一种电表示形式。
在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。
例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。
单极性基带波形就是一个典型例子。
再例如，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0”符号，则基带信号可能会长时间出现0电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：（1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；（2）对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。
数字通信原理第三章 基带传输习题解答
第三章 基带传输习题解答1、已知信息代码为100001000011000011，试求其相应的AMI 码、HDB3码及双相码。
[解]略2、设某二进制数字基带传输系统传输的是单极性基带信号，且数字“1”和“0”出现的概率相等。
如果数字信息为“1”时信号在抽样判决时刻的值A =1V ，且接收滤波器输出噪声是均值为0，方差为0.2V 的高斯白噪声，试求这时的系统误码率。
[解]对于单极性基带信号，误码率为1122e P erf ⎛⎫=-。
因为A =1，σn =0.2，可得311 6.211022e P erf -=-=⨯3、已知某单极性不归零随机脉冲序列，其码元速率为R B =1200Bd ，“1”码为幅度为A 的矩形脉冲，“0”码为0,且“1”码出现的概率为0.6。
试求：①该随机序列的带宽及直流功率； ②该序列有无定时信号。
[解] ①以功率谱的第一个零点计算，带宽为B =1/T s =f s =1200Hz 。
对于单极性波形：若设g 1(t )=0，g 2(t )= g (t )，则随机脉冲序列的离散谱为2()()()v s s s m P f f PG mf f mf δ∞=-∞=-∑。
因为g (t )为不归零矩形脉冲，即有||()20sT A t g t ⎧≤⎪=⎨⎪⎩其他其频谱函数为()()2s s s s T G f AT Sa AT Sa fT ωπ⎛⎫==⎪⎝⎭令f =m f s ，当m =0时，G (mf s )=AT s Sa (0)= AT s ，因此离散谱中的直流分量为P v (0)=0.36A 2δ(0)。
直流功率为2(0)0.36v v S P df A ∞-∞==⎰② 当m 为不等于零的整数时，G (mf s )=AT s Sa (m π)=0，离散谱均为零，因而无定时信号。
4、已知HDB3码为+10-1000-1+1000+1-1+1-100-1+10-1，试译出原信息码。
数字基带传输系统实验
实验三数字基带传输系统实验一．实验目的：1．了解数字基带传输系统的组成和实时工作过程；2．加深理解时域均衡系统的工作原理，基本特点及均衡器的主要作用；3．学会按给定的均衡准则调整，观测均衡器的方法。
二．实验内容：1．在数字基带信号为单脉冲波形—“测试信号”时, 按“迫零调整准则”，手动调整均衡器的各抽头系数，获得最佳均衡效果；2．在数字基带信号为伪随机序列—“信码”时，按“眼图最大准则”，手动调整均衡器的各抽头系数，获得最佳均衡效果；3．改变信道特性后，重复1，2两内容。
三．实验仪器：1．COS5020型双踪示波器一台；2．双路稳压电源一部；3．数字基带传输实验系统一套。
四．实验组成框图和电路原理图：图1 数字基带传输系统的组成框图数字基带传输系统的组成框图如图1所示，它是一个较完整的数字基带传输系统。
信号源产生19.2 KHz 的基带信号时钟，经过乘4之后，提供均衡器所需的两个互补驱动时钟76.8 KHz 。
显然本实验系统的基带速率为19.2 Kbit/s。
测试信号和信码发生器按19.2KHz的时钟节拍，分别产生测试单脉冲波形及63位M序列，两种码分别作为均衡的对象，通过开关K予以选择。
可变信道滤波器是在实验室条件下用来模拟传输信道特性的，改变电位器即可改变滤波器的传输函数特性，进而模拟信道特性的变化。
均衡器是借助横向滤波器实现时域均衡的，它由延迟单元，可变系数电路和相加器三部分组成，如图2所示。
图2 横向滤波器图2中，横向排列的延迟单元是由电荷转移器件完成的。
本实验所采用的是国产斗链器件BBD（Bucret Brrgades Device）,它有32个延迟抽头输出端，因为我们抽样频率为76.8KHz是基带信号19.2 Kbit/s的4倍，故取6，10，14，18，22，26，30等七个抽头输出端。
理论上讲，抽头数目越多就越能消除码间串扰的影响，但势必会增加调整的难度。
且若变系数电路的准确度得不到保证，增加抽头数所获得的效益也不会显示出来。
数字信号基带传输系统的仿真
摘要基带系统是不经过调制解调的系统，理想的基带系统是不存在码间干扰的，从理论上讲应当是满足奈奎斯特准则的系统，在实际中可以利用眼图的观测来判断基带系统的抗码间干扰能力，本文在SIMULINK下对基带系统进行设计仿真，利用眼图分析了噪声对系统性能的影响。
虽然在实际使用的数字通信系统中基带传输不如频带传输那样广泛，但是，对于基带传输系统的研究仍然是十分有意义的。
1) 在频带传输制式里同样存在基带传输的问题(如码间干扰等)，因为信道的含义是相对的，若把调制解调器包括在信道中(如广义信道)，则频带传输就变成了基带传输。
可以说基带传输是频带传输的基础。
2) 随着数字通信技术的发展，基带传输这种方式也有迅速发展的趋势。
目前,它不仅用于低速数据传输,而且还用于高速数据传输。
3)理论上也可以证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。
本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字信号基带传输系统的仿真实现。
关键词：simulink调制;眼图;曼彻斯特码。
目录第1章绪论 (1)1.1 MATLAB/Simulink的简介 (1)1.2 通信技术的历史和发展 (1)1.2.1 通信的概念 (1)1.2.2 通信的发展史简介 (2)1.3 通信技术的发展现状和趋势 (3)第二章、基带系统的理论分析 (4)2.1原理 (4)2.1.1 基带系统传输模型及工作原理如图2-1所示： (4)2.1.2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰 (4)2.2 基带系统设计方案 (5)2.2.1 信源 (5)2.2.2发送滤波器和接收滤波器 (6)2.2.3 信道 (6)2.2.4 抽样判决器 (6)2.2.5基带信号传输系统的典型模型，如图2-3所示。
(6)第三章、SIMULINK下基带系统的设计 (8)3.1 信源的生成——曼彻斯特码 (9)3.2 传输模块的实现 (10)3.3 抽样判决 (10)3.4 基带传输系统设计总图及各点输出波形 (11)3.5 眼图观测结果 (12)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)第1章绪论1.1 MATLAB/Simulink的简介Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。
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
基带传输系统实验报告
基带传输系统实验——CMI线路编码通信系统综合实验一、实验原理及电路组成框图为了让学生能比较全面的、牢固的掌握CMI编码的技术，加深了解CMI编码性能和用途，熟悉CMI线路编译码器在一个传输系统中的性能、作用及对相关通信业务的影响，本节实验将音乐和话音信号通过CMI线路编译码模块传输，测量CMI线路编译码器在传输信道有误码的环境下对数据和话音业务的影响。
本实验是在两路PCM时分复的基础上增加了CMI编码和译码模块，实验的系统连接框图如下图一所示。
两路信号在256K时钟控制下完成PCM编码工作，PCM编码统一选择“A律”编码方式。
编码后两路信号在模块8进行复用，模块8的FPGA工作时钟CLK为信号源提供的256K 时钟。
复用后的信号到模块6进行CMI编译码，模块6的拨码开关S1设置为“00100000”CMI编码。
编码之后的结果由DOUT1口输出。
译码时钟由模块7锁相环法位同步提取。
译码后的结果由NRZ-OUT口输出至模块8进行解复用，解复用所需帧同步信号由FPGA内部提供，位同步信号同为模块7锁相环法位同步提取。
解复用输出后到模块2进行PCM译码，译码后的两路信号交换后分别输出至耳机和喇叭。
二、实验前准备工作1、本实验在码型变换实验以及两路PCM时分复用基础上进行，先温习上述实验原理及内容。
2、熟悉本实验的电路原理、开关及各测试点的作用。
三、实验仪器1、L TE-TX-02E通信原理综合实验系统一台2、50MHz双踪示波器一台3、耳麦一副四、实验目的1、熟悉CMI编译码器在基带传输系统中位置及发挥的作用2、了解CMI码对通信系统性能的影响五、实验内容实验前的准备工作：在不加电的情况下，按照原理框图的加粗线连接各模块。
图1准备工作：1、将信号源模块上S4、S5都拨到“0111”,输出时钟信号为256K。
2、2号模块PCM编码方式选择A律。
3、6号模块S1设为“00100000”，进行CMI编译码。
通信工程原理经典课件-数字基带传输系统
调制解调器
使用调制解调器对数字信号进行编解码和传输。
交换机
路由器
用于建立和维护通信链路，实现数据的传输和交换。
将数据包路由到目标节点，实现远程通信和数据传 输。
基带等化
信道失真
在传输过程中，信号可能会受到噪声、衰减或干扰等因素的影响，导致信道失真。
均衡器
使用均衡器对信号进行调整和修正，以恢复信号的完整性和准确性。
标准化规范
数字基带传输系统的设计和实现需要遵循一系列 标准和规范，确保数据的有效传输。
难度挑战
设计和优化数字基带传输系统需要考虑信道损耗、 干扰和噪声等复杂因素。
数模转换
1 数字信号
将模拟信号转换为数字信号，以便在数字系统中传输和处理。
2 采样过程
通过对模拟信号进行离散采样，将连续信号转换为离散的数字信号。
纠错编码
1
错误检测
பைடு நூலகம்
通过增加冗余信息，使接收端能够检测和纠正传输过程中的错误。
2
编码方案
常用的纠错编码方案包括海明码、维特比码和卷积码等。
3
数据完整性
纠错编码可以提高数据传输的完整性和可靠性，减少传输错误和丢失。
3 量化技术
通过将连续幅度值转换为离散级别值，实现模拟信号的数字化表示。
基带调制
1
调幅
将数字信号转换为模拟信号的一种方法，
调频
2
调整载波的幅度以表示不同数值。
通过改变载波频率，实现数字信号与模
拟载波的传输。
3
调相
通过改变载波的相位，将数字信号编码 为模拟信号。
线性传输系统
传输介质
选择适当的传输介质，如光纤或电缆，以确保信号 的传输质量。
通信原理_第13讲_数字基带传输系统(3)_电07
5Ts
2
2
ω
Ts
(a)波形
(b)频谱
2019/12/2
第Ⅰ类部分响应信号
23
7
6.7 部分响应和时域均衡
一、部分响应系统
(1) 第Ⅰ类部分响应波形
合成波形的表达式为：
sin (t Ts ) sin (t Ts )
g(t)
Ts
2
(t Ts )
Ts
2
(t Ts )
n
e xp
(
x A)2
2
2 n
dx
1 2
1 2
e
rf
Vd
2
A
n
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10
7
6.5 基带传输系统的抗噪声性能
一、二进制双极性基带系统
(3) 基带传输系统总误码率
最佳门限电平：
Vd
2 n
2A
ln
P(0) P(1)
若P(1) = P(0) = 1/2，则有：Vd*=0 这时，基带传输系统总误码率为：
Pe
1 2
P(0 / 1)
P(1 /
0)
1 2
1
erf
A
2 n
1 2
erfc
A
2
n
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7
6.5 基带传输系统的抗噪声性能
一、二进制双极性基带系统
(3) 基带传输系统总误码率 由上式可见，在发送概率相等，且在最佳门限电平下， 双极性基带系统的总误码率仅依赖于信号峰值A与噪声均
通信原理_数字基带传输系统仿真实验
一、基本原理： （1）数字基带信号传输系统的组成：
基带脉冲 信道信号
输入Biblioteka 形成器信道接收 滤波器
抽 样 基带脉冲 判决器 输出
噪声 （2）余弦特性滚降的传输函数：
同步 提取
TS ,
H () T2S
[1 sin
TS
2
( TS
)],
相应的冲激响应
h(t)为：0,
0 (1 )
统的总特性是确定的，故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。
二、仿真代码和图形： （1）绘制α= 0，0.75，1 时的升余弦滚降系统的时域和频谱图；
（2）随机产生周期 Ts=1s 的单位幅度单极性 RZ 和双极性 NRZ 信号，绘制信号的时域波形和 功率谱；
①单极性 RZ:
②双极性 NRZ 信号:
（3）（2）中产生的双极性 NRZ 信号通过 α=1 的系统后，绘制输出信号在示波器上显示的 眼图；
（4）绘制（3）输出的信号加入高斯白噪声信号后的输出眼图；
输入 n0=0.2，仿真图形如下：
（5） 若考虑最佳接收，接收端采用匹配滤波器，绘出基带信号，及相应匹配滤波器的冲激 响应波形，信号通过加性高斯白噪声信道 SNR 任选，绘制信号波形及匹配滤波器输出波形。
直流分量，不受信道特性变化的影响，抗噪声性能好。 （5）眼图：
指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。在 传输二进制信号波形时,由于示波器的余晖作用，使扫描所得的每一个码元波形重叠在一起， 示波器显示的图形很像人的眼睛，故名“眼图”。 眼图模型如下所示：
抽样失真
过零点失真
判决门限电平
对定时误差的灵敏度
第三章习题（物理层）
第三章习题（物理层）一．名词解释1. ______ 基带传输2. ______ 频带传输3. ______ 线路交换4. ______ 数据报5. ______ 虚电路6. ______ 单工通7. ______ 半双工通信8. ______ 全双工通信A. 两台计算机进行通信前，首先要在通信子网中建立实际的物理线路连结的方法。
B. 同一报文中的所有分组可以通过与现在通信子网中建立的传输路径来传输的方法。
C. 在数字通信信道上直接传输基带信号的方法。
D. 在一条通信线路中信号只能向一个方向传送的方法。
E. 在一条通信线路中信号可以双向传送，但一个时间只能向一个方向传送的方法。
F. 利用模拟通信信号传输数字信号的方法。
G. 同一报文中的分组可以由不同的传输路径通过通信子网的方法。
H. 在一条通信线路中可以同时双向传输数据的方法。
二．单项选择1．在常用的传输介质中，带宽最宽、信号传输衰减最小、抗干扰能力最强的一类传输介质是_______ ：。
A .双绞线B.光缆C. 同轴电缆D. 无线信道2．通过改变载波信号的频率来表示数字信号1、0的方法叫作_______ 。
A. 绝对调相B. 振幅键控C. 相对调相D. 移频键控3．两台计算机利用电话线路传输数据信号时必备的设备是_______ 。
A. 调制解调器B. 网卡C. 中继器D. 集线器4．哪种数字数据编码方式属于自含时钟编码？_______A. 非归零码B. 脉冲编码C. 曼彻斯特编码D. 二进制编码5．利用载波信号频率的不同来实现电路服用的方法有_______ 。
A. 频分多路复用B. 数据报C. 时分多路复用D. 码分多路复用6．当通信子网采用_______ 方式时，我们首先要在通信双方之间建立起逻辑连接。
A. 线路连接B. 虚电路C. 数据报D.无线连接7．在ATM技术中，信元作为数据传输的基本单位，它的长度为_______ 。
A. 43BB. 5BC. 48BD. 53B三．判断对错1．在数据传输中，多模光线的性能要优于单模光纤。
基带传输系统实验报告
基带传输系统实验报告基带传输系统实验报告引言在现代通信领域，基带传输系统扮演着至关重要的角色。
它是将数字信号转换为模拟信号并进行传输的关键技术。
本实验旨在通过设计和实现一个基带传输系统，深入了解其原理和性能。
一、实验背景基带传输系统是一种数字通信系统，它将数字信号直接传输到信道中，而不需要进行调制。
这种传输方式可以减少传输过程中的信号失真，提高系统的可靠性和性能。
在本实验中，我们将使用MATLAB软件来模拟和分析基带传输系统。
二、系统设计1. 信号生成首先，我们需要生成一个数字信号作为输入。
可以选择不同的信号源，如正弦信号、方波信号或随机信号。
在本实验中，我们选择了正弦信号作为输入信号。
2. 信号调制接下来，我们需要将生成的数字信号调制为模拟信号。
调制的方式有很多种，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
在本实验中，我们选择了幅度调制。
3. 信号传输经过调制后的信号需要通过信道进行传输。
信道可以是有线传输介质，如电缆或光纤，也可以是无线传输介质，如无线电波。
在本实验中，我们使用MATLAB提供的信道模型进行模拟传输。
4. 信号解调接收端需要对传输过来的信号进行解调，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。
在本实验中，我们使用幅度解调器对信号进行解调。
5. 信号恢复最后，我们需要对解调后的信号进行恢复，使其与原始输入信号尽可能接近。
这个过程通常包括滤波和采样。
在本实验中，我们使用低通滤波器对信号进行滤波，然后进行采样。
三、实验结果与分析通过实验，我们得到了基带传输系统的模拟结果。
通过对系统性能的分析，我们可以评估系统的可靠性和性能指标，如信噪比、误码率等。
1. 信号波形通过绘制输入信号、调制后的信号、传输后的信号和解调后的信号的波形图，我们可以直观地了解信号在各个环节中的变化情况。
波形图可以帮助我们判断系统是否存在信号失真或噪声干扰。
2. 信号频谱通过绘制输入信号、调制后的信号、传输后的信号和解调后的信号的频谱图，我们可以了解信号在频域上的特征。
通信原理 数字信号的基带传输
2018年10月22日
20
2018年10月22日
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二进制信息
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
AMI码
B+
B-
0
B+
0
0
0
V+
0
0
0
B-
0
0
B+
B-
0
0
V-
0
0
B+
HDB3码
B+
B-
0
B+
0
V+
B-
0
V-
B+
0
B-
0
0
B+
0
V+
B-
0
V-
B+
B-
B6ZS码
三元码波形
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n
PG1 (nf s）＋（－ 1 P)G2 (nf s ) ( f nf s )
2
g (t )
是功率信号，将其截短成长度为 T (2N 1)T 的信号 g
s
T
(t )
gT (t )
扣除稳态分量后，剩余的交变分量为
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6.1.3三元码
三元码 －用信号幅度的三种取值表示二进制码 －三元码被广泛地用作PCM的线路传输码型
2018年10月22日
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6.1.3三元码（1）
传号交替反转码 ——常记作AMI码 ——二进制码0用0电平表示，二进制码1交替地用＋1 和－1的半占空归零码表示 ——AMI码中无直流分量，低频分量较小，能量集中 在 1/2码速处 ——利用传号交替反转规则可用作宏观检测
02-视频监控-光端机-
第三章 传输系统
第五节 光端机 数字光端机 由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领 域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。目前，数字图象光端机主要有两种技术 方式：一种是MPEG II图象压缩数字光端机，另一种是非压缩数字图象光端机。 图象压缩数字光端机一般采用MPEG II图象压缩技术，它能将活动图象压缩成N×2Mbps的数据流 通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图象压缩技术，它能大大降低信号传 输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图象信号。同时，由于采用了N×2Mbps的标准接口，可以利 用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图象，为工程应用带来了方便。不过，图象压缩数字光端 机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是不能保证图象传输的实时性。因为图象压缩与解压缩需要一 定的时间，所以一般会对所传输的图象产生１~２Ｓ的延时。因此，这种设备只适合于用在对实时性 要求不高的场所，在工程使用上受到一些限制。 另外，经过压缩后图象会产生一定的失真，并且这种光端机的价格也偏高。
第三章 传输系统
第五节 光端机 数字光端机与模拟光端机的区别 3. 传输容量不同 • 模拟光端机传输信号容量有限，一般不会超过4路信号同传。 • 数字光端机传输的是数字信号，很容易进行大容量复用并且不会出现相互干扰。有些全数字光端 机，最多可以实现128路视频、音频、数据、以太网、电话在同一根光纤上传输而无任何交调干扰。
第三章 传输系统
第五节 光端机 数字光端机与模拟光端机的区别 2. 模拟信号传输输入和输出处理方式不一样 • 无论模拟、数字光端机，对输入的基带的视频、音频、数据信号都必须进行处理。 • 对于模拟调幅光端机，处理方式是将视频、音频、数据的幅度对一高频载波信号进行调制，使高 频载波信号的幅度随视频、音频、数据的幅度变化而变化； • 对于模拟调频光端机，处理方式是将视频、音频、数据的幅度对一高频载波信号进行调制，使高 频载波信号的频率随视频、音频、数据的幅度变化而变化； • 数字式光端机对对输入的基带的视频、音频、数据进行高分辨率的模拟-数字转换，数字编码信 号直接控制光头发射的光信号的强、弱两种状态（对应0或1），接收光端机再将数字编码进行数字模拟转换，恢复成原始的基带的视频、音频、数据信号。
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但AMI码有一个重要的缺点，即当输入信号出现长的连 “0”串时，接收端难以提取位同步信息。
8. HDB3码
HDB3码是AMI码的改进码型，它保留了 AMI码的优点， 克服了AMI码的缺点。HDB3码的编码规则如下： (1) 当连“0”个数不超过3时，同AMI码； (2) 当连“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 交替变化； (3) 破坏脉冲之后的“1”的极性要与V码的极性交替； (4) 为便于识别，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”改为与该破坏脉 冲极性相同的脉冲，记为+B或－B，称之为信码。
消息代码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0
AMI码：
－1
0 l 1
0 －1 +1
000
0 +1 0 0 0
0 －1 +1 0 0 0
HDB3码：－1 0 0 0 －V +1 0 0 0 +V －1 +1 －B 0 0 －V +1 －1 在波形上，±V 脉冲和±B 脉冲与±1 脉冲相同，用 V 或 B 符号的目的是示意消息代码中的“0”变换成了“1”。 虽然 HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。 译码时主要依据 HDB3 码的特点，即： V 码的极性一定与其前
3.1.2 数字基带信号的常用码型
1. 单极性非归零码 单极性非归零码是一种最简单、最常用的码型。它的二 进制符号“1”和“0”分别对应正电平和零电平。单极性非 归零码的特点是极性单一；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，但当出现连“0”序列时 没有位同步信息；不适合在电缆等无接地线上传输。 1 ＋E 0 图3-1 单极性非归零码的波形图 0 1 0 0 1 1 0
3. 单极性归零码
单极性归零码与单极性非归零码的区别是脉冲宽度小于 码元宽度，每个脉冲都回到零电平，即发送“1”时整个码元 期间只维持一段时间的高电平，其余时间归零。单极性归零 码的优点是可以直接提取位同步信息，可以作为其他码型提 取位同步信息的过渡码型。 1 ＋E 0 图3-3 单极性归零码的波形图 0 1 0 0 1 1 0
本章我们首先介绍数字基带传输系统，为后续章节的数 字频带传输系统的学习奠定良好的基础。
3.1 数字基带信号码型
3.1.1 数字基带信号码型的设计原则
所谓数字基带信号是指消息代码的电表示形式，所以把 电脉冲的形式称为码型，把数字信息的电脉冲的表示过程称 为码型变换或编码。 但是，在实际的数字基带传输系统中，并不是所有的码 型都能在信道中传输。例如，含有直流分量和低频分量的数 字基带信号就有可能发生畸变，不适宜在信道中传输。因此， 数字基带信号的设计主要考虑以下两个方面：
(1) 传输码型：原始消息代码必须编成适合传输用的码型； (2) 基带脉冲：所选码型的电波形必须适合数字基带系统 的传输。
数字基带信号码型的设计通常考虑以下原则：
(1) 不含直流分量，且低频分量尽量少；
(2) 高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰；
(3) 包含定时信息，并便于提取；
(4) 具有一定的检错能力； (5) 不受信源统计特性的影响，能适应信源的变化； (6) 抗噪声能力强； (7) 编、译码设备尽量简单。 满足或部分满足以上原则的数字基带信号码型种类繁多， 这里只介绍目前常见的几种。
4. 双极性归零码
双极性归零码的每个码元内的脉冲都回到零电平，即相 邻脉冲之间必定留有零电平的间隔。双极性归零码除了具有 双极性非归零码的优点外，还有利于位同步信息的提取，应 用比较广泛。
1
＋E －E
0
1
0
0
1
1
0
图3-4 双极性归零码的波形图
5. 差分码
差分码又称相对码，它是利用电平跳变或不变来分别表 示“ 1 ”或“ 0 ”。当以电平跳变表示“ 1 ”，电平不变表示 “0”时，称为传号差分码；反之，则称为空号差分码。差分 码的特点是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的问题。
7. AMI码
AMI 码是一 种 三相码 ， 其二进 制 符号 “ 1 ” 交替的用 “+1”和“－1”的归零码表示，“0”保持不变。 AMI码的 优点是无直流分量，且高频分量和低频分量都较少；具有检 错能力；通过全波整流后得到的单极性归零码可以提取位同 步信息；编译码电路简单。
消息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1
1
＋E －E 1 ＋E －E
0
1
0
0
1
1
0
0
1
பைடு நூலகம்
0
0
1
1
0
图3-5 差分码的波形图
6. CMI码
CMI 码是一种二相码，其二进制符号“ 1 ”交替的用全 占空的周期方波“00” 和“11”表示，“0”用半占空的方 波“01”表示。CMI码的特点是有较多的电平跃变；含有丰 富的位同步信息；适合在光缆中传输。 1 ＋E －E 图3-6 CMI码的波形图 0 1 0 0 1 1 0
2. 双极性非归零码
双极性非归零码的二进制符号“ 1”和“0”分别对应正 电平和负电平。双极性非归零码的特点是直流分量小，当“1” 和“ 0 ”等概率出现时无直流分量；接收端的判决电平为 “0”，因此不受信道特性变化的影响，抗干扰能力强；适合 在电缆等无接地线上传输。 1 ＋E －E 图3-2 双极性非归零码的波形图 0 1 0 0 1 1 0
第三章
数字基带传输系统
3.1 数字基带信号码型 3.2 基带系统的脉冲传输与码间串扰 3.3 3.4 无码间串扰基带系统的抗噪声性能
3.5 眼图
前 言
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，模拟信号经数字化处理后的PCM码组等等都是数字信 号。这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，因 而称之为数字基带信号。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，称之为数字基带传输。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 才能在信道中传输，称之为数字频带传输。