数字信号的基带传输资料
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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。
数字信号的基带传输
H(ω) A 0 B ω A 0
B 2
H(ω)
0 -
ω0
0
B 2
ω
（a）低通滤波器
（b）带通滤波器
A H ( ) 0
0 B other
A H ( ) 0
B B 0 0 2 2 other
15
无失真系统是否为线性系统？
（1）是否具有齐次性？
幅度。
(4) 时隙（Slot）：一个时隙一个数据位逐个进行。 码元
5
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
振幅失真：
是信号各个频率分量的振幅值随频率发生了不同变化。
由传输设备和线路引起的衰损造成的
延迟失真：
是信号各频率分量的传播速度不一致所造成的失真。
12
基本概念
三、信号通过系统 3、无失真系统
如果信号通过系统后各个频率分量的振幅和延迟改变 都是相同的，则称信号不失真。能够使信号不失真的系 统称为不失真系统。
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 )
13
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 )
B 2
H(ω)
0 -
ω0
0
B 2
ω
（a）低通滤波器
（b）带通滤波器
A H ( ) 0
0 B other
A H ( ) 0
B B 0 0 2 2 other
15
无失真系统是否为线性系统？
（1）是否具有齐次性？
幅度。
(4) 时隙（Slot）：一个时隙一个数据位逐个进行。 码元
5
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
振幅失真：
是信号各个频率分量的振幅值随频率发生了不同变化。
由传输设备和线路引起的衰损造成的
延迟失真：
是信号各频率分量的传播速度不一致所造成的失真。
12
基本概念
三、信号通过系统 3、无失真系统
如果信号通过系统后各个频率分量的振幅和延迟改变 都是相同的，则称信号不失真。能够使信号不失真的系 统称为不失真系统。
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 )
13
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 )
数字基带传输系统PPT课件(通信原理)
,最高频带利
设系统频带为W (赫), 则该系统无码间 干扰时的最高传输速率为2W (波特)
21
当H(ω)的定义区间超过
时,满足
奈奎斯特第一准则的H(ω)不只有单一的解.
22
将
圆滑处理(滚降),只要
对W1呈奇对称,则 一准则.
满足奈奎斯特第
滚降因数
23
按余弦滚降的 表示为
当α=1时, 带宽比α=0加宽一倍, 此时,频带利用率为1B/Hz 24
译码:V是表示破坏极性交替规律的传号,V是破坏点,译码时,找 到破坏点,断定V及前3个符号必是连0符号,从而恢复4个连0码, 再将-1变成+1,便得到消息代码.
13
5.3 基带脉冲传输与码间干扰
基带系统模型
d(t)
GT（ω）
C（ω） s(t)
发送滤波器 传输信道
发送滤波器输入
r(t)
+ GR（ω）
破坏极性交替
AMI码含有冗余信息，
规律
具有检错能力。
缺点 与信源统计特性有关，功率谱形状 随传号率（出现“1”的概率）而变化。
出现连“0”时，长时间不出现电平 跳变，定时提取困难。
11
归一化功率谱
P=0.5 P=0.4
HDB3 AMI
1
fT
能量集中在频率为1/2码速处,位定时频率(即码速频率)分量 为0,但只要将基带信号经全波整流变为二元归零码,即可得 12 位定时信号.
第k个接收 基本波形
17
码间干扰
随机干扰
5.4 无码间干扰的基带传输特性
基带传输特性
识别
h(t) 为系统
的冲激响应
18
当无码间干扰时, 对h(t)在kTs抽样,有:
第五章数字信号的基带传输
第五章 数字信号的基带传输基带传输系统频带传输系统（调制传输系统）数字基带信号：没有经过调制的原始数字信号。
（如各种二进制码PCM 码，M ∆码等）数字调制信号：数字基带信号对载波进行调制形成的带通信号。
5.1、基带信号的码型一、数字基带信号的码型设计原则：1． 对传输频带低端受限的信道，线路传输的码型的频谱中应该不含有直流分量；2．信号的抗噪声能力强；3．便于从信号中提取位定时信息；4．尽量减少基带信号频谱中的高频分量，节省传输频带、减小串扰； 5．编译码设备应尽量简单。
二、数字基带信号的常用码型。
1、单极性不归零码NRZ （Non Return Zero ）脉冲宽度τ等于码元宽度T特点：（1）有直流，零频附近的低频分量一般信道难传输。
（2）收端判决门限与信号功率有关，不方便。
（3）要求传输线一端接地。
（4）不能用滤波法直接提取位定时信号。
2、双极性非归零码（BNRZ ）T =τ，有正负电平特点：不能用滤波直接提取位定时信号。
⎩⎨⎧数字通信系统3、单极性归零码（RZ）τ<T特点：（1）可用滤波法提取位同步信号（2）NRZ的缺点都存在4、双极性归零码（BRZ）特点：（1）整流后可用滤波提取位同步信号（2）NRZ的缺点都不存在5、差分码电平跳变表1，电平不变表0 称传号差分码电平跳变表0，电平不变表1 称空号差分码特点：反映相邻代码的码元变化。
6、传号交替反转码（AMI）τ）归零码表0用零电平表示，1交替地用+1和-1半占空（T5.0=示。
优点：（1）“0”、“1”不等概时也无直流（2）零频附近低频分量小（3）整流后即为RZ码。
缺点：连0码多时，AMI整流后的RZ码连零也多，不利于提取高质量的位同步信号（位同频道抖动大）应用：μ律一、二、三次群接口码型：AMI加随机化。
7、三阶高密度双极性码()3HDBHDB3码编码步骤如下。
①取代变换：将信码中4个连0码用取代节000V或B00V代替，当两个相邻的V码中间有奇数个1码时用000V代替4个连0码，有偶数个1码时用B00V代替4个连0码。
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）：
通信原理第5章数字信号的基带传输
和带宽利用率。
影响因素
带宽效率受到多种因素的影响， 包括信号的频谱特性、传输通道
的带宽限制、多径干扰等。
提高方法
为了提高带宽效率，可以采用高 阶调制技术、多载波调制技术、 高效编码技术等措施，以提高数 字信号的传输速率和带宽利用率。
05 基带传输的未来发展与挑 战
高频谱效率的基带传输技术
高级编码调制技术
简化的信号处理算法
研究和发展简化的信号处理算法，降低基带传输的复杂度，提高 实时性和能效。
低复杂度调制解调技术
采用低复杂度的调制解调技术，如QPSK、16-QAM等，降低实现 难度和功耗。
硬件加速技术
利用硬件加速技术，如FPGA和ASIC，实现高速数字信号处理，降 低计算复杂度。
基带传输在物联网中的应用与挑战
基带传输的应用场景
有线局域网
基带传输在有线局域网中广泛应用， 如以太网（Ethernet）。
光纤通信
在光纤通信中，基带传输常用于短距 离、高速率的信号传输。
无线局域网（WLAN）
WLAN中的信号传输通常采用基带传 输方式。
数字电视信号传输
数字电视信号通常采用基带传输方式， 通过同轴电缆或光纤进行传输。
04 基带传输的性能指标
误码率
01
02
03
误码率
是指在传输过程中，错误 接收的码元与总传输码元 的比值，是衡量数字通信 系统可靠性的重要指标。
影响因素
误码率受到多种因素的影 响，包括信噪比、信号的 频谱特性、传输通道的畸 变、多径干扰等。
降低方法
为了降低误码率，可以采 用差分编码、信道编码、 均衡技术等措施，以提高 数字信号的抗干扰能力。
信噪比
信噪比
影响因素
带宽效率受到多种因素的影响， 包括信号的频谱特性、传输通道
的带宽限制、多径干扰等。
提高方法
为了提高带宽效率，可以采用高 阶调制技术、多载波调制技术、 高效编码技术等措施，以提高数 字信号的传输速率和带宽利用率。
05 基带传输的未来发展与挑 战
高频谱效率的基带传输技术
高级编码调制技术
简化的信号处理算法
研究和发展简化的信号处理算法，降低基带传输的复杂度，提高 实时性和能效。
低复杂度调制解调技术
采用低复杂度的调制解调技术，如QPSK、16-QAM等，降低实现 难度和功耗。
硬件加速技术
利用硬件加速技术，如FPGA和ASIC，实现高速数字信号处理，降 低计算复杂度。
基带传输在物联网中的应用与挑战
基带传输的应用场景
有线局域网
基带传输在有线局域网中广泛应用， 如以太网（Ethernet）。
光纤通信
在光纤通信中，基带传输常用于短距 离、高速率的信号传输。
无线局域网（WLAN）
WLAN中的信号传输通常采用基带传 输方式。
数字电视信号传输
数字电视信号通常采用基带传输方式， 通过同轴电缆或光纤进行传输。
04 基带传输的性能指标
误码率
01
02
03
误码率
是指在传输过程中，错误 接收的码元与总传输码元 的比值，是衡量数字通信 系统可靠性的重要指标。
影响因素
误码率受到多种因素的影 响，包括信噪比、信号的 频谱特性、传输通道的畸 变、多径干扰等。
降低方法
为了降低误码率，可以采 用差分编码、信道编码、 均衡技术等措施，以提高 数字信号的抗干扰能力。
信噪比
信噪比
数字信号的基带传输
，图
5 - 4（c）画出了
ut ut
下面我们根据式(5.2 - 5)和式(5.2 - 8)， 分别求出稳
态波 V t 和交变波 ut 的功率谱，然后根据式(5.2 -
6)的关系，将两者的功率谱合并起来就可得到随机基
带脉冲序列 S t 的频谱特性。
1. V的功t 率谱密度
Pv f
由于 是以 为周期的周期信号，
另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 功率谱公式。
设二进制的随机脉冲序列如图 5 - 4（a）所示，其中，假设
表示“0”码， 表示“1”码。 和 在实际中可以是任意的脉冲，但为了便于在
图上g1区分t ，这里我们把
g画2成宽t 度为Ts的方波，把 g1 画t 成宽度g为2 Tst的三角波。
g
t
A t
2
0 t 其它值
T 22
T
22
其频谱为：G
A
Sa
2
4 2
2 4
此双极性信号的功率谱密度为：
PS
1 TS
G 2
1 TS
A2
2
Sa2
2
A2TS 4
Sa2
TS
4
近似带宽可视为：
BS
4
TS
2 2 1 TS
TS 2
8 4
TS
TS
4 8
TS
TS
(2) 若 g t 为单极性信号，则：
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。方法有二：
1：由随机过程的相关函数去求随机 过程的功率(或能量)谱密度就是一种典型 的分析广义平稳随机过程的方法。但这 种计算方法比较复杂。
数字信号的基带传输
(c) 当 AMI 中出现长连“ 0”时， AMI码中长时间无电平 跳变，致使定时信号难以提取。 为了克服这个缺点，提出了HDB3码。
2.三阶高密度双极性码（HDB3码） HDB3码是一种AMI码的改进型，又称四连“0”取代码， 在 AMI 码中，如果连续较长的一段序列为“ 0” 码，则在接 收端会因为长时间无变化波形的控制而丢失同步信号。 为了克服传输波形中出现长连“ 0” 的情况，而设计了 AMI码的改进码型 HDB3码。HDB3码就是码型中最长连“0” 数不超过3个的高密度双极性码。 (1) 构成规则 在消息的二进制代码序列中， ①当连“0”码个数不大于 3时，HDB3编码规律与AMI码相 同，即“1”码变为“+1”、“－1”交替脉冲；
(2) 特点 (a)不存在直流分量。 (b)具有频繁出现的电平跳变，有利于接收端提取位定时 信号。 (c) 具有内检错能力 ，这是因为“ 1” 码相当于“ 00” 或 “11”两位码组，而“0”码相当于“01”码组，在正常情况下， 序列中无“10”码组出现，且无“00”或“11”码组连续出现， 这种相关性可用来检测因干扰而产生的部分错码。 三种常见传输码型的应用场合是：对于程控数字交换系 统中数字用户线上所传送的基本速率 (2B+D)数字信号码型， 选用 AMI 码、 HDB3 码。在数字中继线或光纤传输系统的接 口上，一般采用HDB3或CMI接口码型，
δt
∞，t =０
０，t≠0
单位冲激函数及其频谱如图4.8所示。
图4.8 单位冲激函数及其频谱
二、信道限带传输对信号波形的影响
任一信道的频带宽度都是有限的。当无限带宽的信号通 过有限带宽的信道时，必然会使信号的频谱受到一定损失， 结果使到达接收端的信号波形发生变化。
《数字信号基带传输》课件
采样
将连续时间信号转换为离散时间序列。
编码
将量化信号编码为数字产生
基带信号可通过数学函数、数字信号处理等方法生 成。
描述
基带信号可以使用时域波形、频谱图、功率谱密度 等方式进行描述。
传输中的基带噪声和失真
1 噪声
传输过程中的噪声会引起信号的质量下降和误码率的增加。
《数字信号基带传输》 PPT课件
数字信号基带传输是将数字信号直接传输至接收端的一种通信方式。本课程 将探讨其原理、应用场景、噪声和失真、调制技术等内容。
什么是数字信号基带传输？
数字信号基带传输是将数字信号的原始形式直接传输至接收端，不进行模拟 信号的调制过程，具有高带宽利用率和抗干扰能力强的特点。
调相（PM）
将数字信息调制至载波的相位。
链路预算和误码率分析
链路预算
计算信号在传输中所能承受的衰减、噪声等因素。
误码率分析
评估信号在传输中的错误概率，确定合适的编码和 调制方案。
2 失真
信号在传输过程中可能遭受幅度、相位、频率等方面的失真。
信道编码技术
前向纠错编码
通过添加冗余来提高抗噪声和纠错能力，如海明码、RS码。
调制编码
将数字信息直接映射到模拟载波上，如PSK、QAM。
调制技术和调制方法
调幅（AM）
将数字信息调制至载波的振幅。
调频（FM）
将数字信息调制至载波的频率。
数字信号基带传输的应用场景
LAN网络
基带传输常用于局域网 （LAN）中，例如以太网。
数字音视频
基带传输可用于将数字音视 频信号传输至显示屏、音响 设备等。
计算机数据传输
基带传输可用于计算机之间 的数据传输，如USB、HDMI 接口。
基带数字信号的传输
第5章 基带数字信号的传输
2. 三阶高密度双极性(HDB3)码
HDB3码就是一系列高密度双极性码(HDB1、
HDB2、HDB3等)中最重要的一种。其编码原理是 这样的：先把消息变成AMI码，然后检查AMI的 连“0”情况，当无3个以上连“0”串时，则这时的 AMI码就是HDB3码。当出现4个或4个以上连“0”
第5章 基带数字信号的传输
图5.7（b）很重要，它表示窄脉冲传输经过矩形的信 道时，接收端出现形的波形，每隔一定时间出现零点。 这个波形图重要性在于它表明；如果每隔时间(常称奈 氏时段)发数据脉冲，不管发0码或者1码，只要准确在 按照这种间隔时间依次发脉冲。就不会发生码间干扰 （即符号间干扰），因为这一位码（符号）的接收波 形峰值正是前后码（符号）的零点。 不过，应该注意，如图5.8 所示，这种矩形频谱所产生 的形时间响应，第一个零点以后的尾巴振荡较为剧烈， 振荡幅度较大。这意味着，发送端发出脉冲的间隔时 间必须很准确，接收端取样判决时间必须很准确，低 通滤波特性载止频率必须很稳定，就是说。要求的三 个条件都很严格。稍差一点就可能引起码间干扰。这 也是矩形频谱的缺点。
归零码 移位 寄存器 全宽码 Tb 归零码
定时信号
定时信号 1 0 1 1 0 全宽码
图5.3归零码变换为全宽码的方框和过程
第5章 基带数字信号的传输
如欲调整归零码的每一脉冲宽度，就是说，从 较窄的归零码变换为较宽的归零码，可使用双 稳触发器。窄归零码和定时信号都加到双稳触 发器的两个输入端，定时信号与窄归零码的间 隔预先算好。恰等于较宽的归零码的脉冲宽度， 那么双稳触发器输出就得到需要的宽归零码。 这种变换的方框图和过程如图5.4。
1 2 fc
现代通信理论第四讲数字信号基带传输
2
(f mf b )
Px ( )
2 Px ( ) f b 2 S a (f )
0
1/
f
码元同步的实现： 1) 基带信号有离散谱－直接提取 2) 基带信号无离散谱－间接提取 单极性归零码有离散谱，可直接提取； 单极性不归零码无离散谱，可将其转换为归零码再进行提取； 双极性码无离散谱，转换为单极性归零码，就可以提取。 谱零点带宽为：
现代通信理论
第 四讲
数字信号的基带传输 及自适应均衡
概述
数字信号的传输方式有两种：基带传输和频带传输 ； 基带传输：不经过调制而直接传送的方式 ； 频带传输：使用调制解调器。
研究基带传输的目的 ： 1) 在频带传输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，基带传输方式也有迅速发展的趋 势。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。
g (t ) 1
G1 ( f ) G2 ( f ) G( f ) Sa ( / 2) Sa (f )
则：
Px ( ) f b p (1 p ) G1 (f ) G2 (f )
m 2
Tb 2 2
0
Tb
2 2
t
f b pG1 (mf b ) (1 p )G2 (mf b )
一、 数字基带传输系统的组成：
信 息 源 基带 码型 编码 信道 信号 形成
信道
数字信号的基带传输
谱零点带宽
2013年7月30日
13
6.1.2二元码（5）
差分码
－1和0分别用电平的跳变或不变来表示。
－若用电平跳变表示1，则对应传号差分码， 记为NRZ（M） －若用电平跳变表示0，则对应空号差分码， 记为NRZ（S）
－用电平的相对变化来传输信息，可以用来解决相移 键控信号解调时的相位模糊问题
－差分码中电平只具有相对意义，又称为相对码
a(t ) ＋随机变化的分量 u(t )
分解为两部分，稳态分量
g (t ) a(t ) u (t )
a(t ) 是 g (t )的统计平均分量，是周期性分量
a(t )
n
Pg (t nT ) (1 P) g (t nT )
1 s 2 s
用傅立叶级数展开
若
－每个码元间隔的中心都存在电平跳变，有丰富的 位定时信息 －正负电平各占一半，不存在直流分量
－不会出现3个或更多的连码，可用来宏观检错
－上述优点是用频带加倍来换取的，适用于数据 终端设备在短距离上的传输。
2013年7月30日 16
二进制信码
1
T
1
1
0
1
0
0
1
定时
NRZ（L）
数字双相码
密勒码 传号反转码 （CMI码）
2
基带传输的基本特点
数字基带信号含有大量的低频分量以及 直流分量。
基带传输是调制传输的基础。设计传输 系统时，一个调制传输系统往往可以等 效成一个基带传输系统来考虑。
2013年7月30日
3
§6.1数字基带信号的码型
2013年7月30日
4
数字信息
数字序列——数据流{an}
数字 信号的基带传输
信息的单位：比特
符号与信息
定义：
1比特信息等于“一个等概的二进制符号平均 携带的信息量”。
信息的度量与符号的概率相关 通常，对于一个M进制等概符号，每个符号平
均携带的信息量为log2M（比特）
符号速率与信息速率
符号速率Rs
单位：波特(Baud)，表示平均每秒钟符号产 生的个数
信息速率Rb
t
t kTs
dt
1 Ts
Ra
k
k
t
t
kTs
dt
1 Ts
Ra
k
k
kTs
Pa
f
Ra
e j2 f d 1
Ts
k
Rakຫໍສະໝຸດ kTse j2 f d
1
Ts
k
Ra
k
e j2 kTs
所以，PAM信号的功率谱密度为
Ps
f
1 Ts
k
Ra k e j2 fkTs G f 2
ang t nTs
n
g(t)
n
PAM信号的功率谱密度
假设信源产生的数字序列是平稳的，则根 据平稳信号经过线性系统其功率谱密度的 关系
Ps f Pa f G f 2
Ra
t,
t
E
n
an* t nTs
m
am t mTs
E an*am t nTs t mTs nm
• 其特征是有限集
• 数字符号发生的概率
• 不见得符号集中的每个符号是等概发生的。如英文书中字母“e” 出现的概率比“z”出现的概率大
• 数字符号前后之间的关系
数字信源
通常可以用一个随机数字序列来表示
如：二进制独立等概信源可表示成
符号与信息
定义：
1比特信息等于“一个等概的二进制符号平均 携带的信息量”。
信息的度量与符号的概率相关 通常，对于一个M进制等概符号，每个符号平
均携带的信息量为log2M（比特）
符号速率与信息速率
符号速率Rs
单位：波特(Baud)，表示平均每秒钟符号产 生的个数
信息速率Rb
t
t kTs
dt
1 Ts
Ra
k
k
t
t
kTs
dt
1 Ts
Ra
k
k
kTs
Pa
f
Ra
e j2 f d 1
Ts
k
Rakຫໍສະໝຸດ kTse j2 f d
1
Ts
k
Ra
k
e j2 kTs
所以，PAM信号的功率谱密度为
Ps
f
1 Ts
k
Ra k e j2 fkTs G f 2
ang t nTs
n
g(t)
n
PAM信号的功率谱密度
假设信源产生的数字序列是平稳的，则根 据平稳信号经过线性系统其功率谱密度的 关系
Ps f Pa f G f 2
Ra
t,
t
E
n
an* t nTs
m
am t mTs
E an*am t nTs t mTs nm
• 其特征是有限集
• 数字符号发生的概率
• 不见得符号集中的每个符号是等概发生的。如英文书中字母“e” 出现的概率比“z”出现的概率大
• 数字符号前后之间的关系
数字信源
通常可以用一个随机数字序列来表示
如：二进制独立等概信源可表示成
数字基带信号的传输
影响因素
影响信噪比的因
04 数字基带信号的传输系统
传输系统的组成
调制器
将数字基带信号转换为适合传 输的调制信号。
解调器
将传输的调制信号还原为原始 的数字基带信号。
信号源
产生需要传输的数字基带信号， 可以是数据、图像、音频等。
信道
传输调制信号的媒介，可以是 光纤、无线电波、电缆等。
目的地
接收并处理还原后的数字基带 信号。
数字基带信号的传输
目录
CONTENTS
• 数字基带信号的概述 • 数字基带信号的调制与解调 • 数字基带信号的传输性能 • 数字基带信号的传输系统 • 数字基带信号的传输协议 • 数字基带信号的传输案例分析
01 数字基带信号的概述
定义与特点
定义
数字基带信号是指在基本频带内传输 的数字信号，不经过调制直接发送或 传输。
传输系统的性能指标
传输速率
单位时间内传输的数据量，通常以比特率表 示。
信噪比
信号与噪声之间的功率比，影响传输质量。
误码率
传输过程中出现错误的概率，是衡量数据传 输质量的重要指标。
带宽
信道能够传输信号的频率范围，影响传输速 率和抗干扰能力。
传输系统的优化方法
01
信道编码
通过增加冗余信息来提高数据传输 的可靠性。
HDLC协议概述
HDLC（High-Level Data Link Control） 是一种高级数据链路控制协议，用于在点 对点通信链路上进行可靠的数据传输。
• 同步传输
HDLC采用同步传输方式，数据在固定的 时间间隔内以固定的格式发送。
• 效率高
HDLC采用零比特插入技术，避免了比特 插入和删除的过程，提高了数据传输效率 。
影响信噪比的因
04 数字基带信号的传输系统
传输系统的组成
调制器
将数字基带信号转换为适合传 输的调制信号。
解调器
将传输的调制信号还原为原始 的数字基带信号。
信号源
产生需要传输的数字基带信号， 可以是数据、图像、音频等。
信道
传输调制信号的媒介，可以是 光纤、无线电波、电缆等。
目的地
接收并处理还原后的数字基带 信号。
数字基带信号的传输
目录
CONTENTS
• 数字基带信号的概述 • 数字基带信号的调制与解调 • 数字基带信号的传输性能 • 数字基带信号的传输系统 • 数字基带信号的传输协议 • 数字基带信号的传输案例分析
01 数字基带信号的概述
定义与特点
定义
数字基带信号是指在基本频带内传输 的数字信号，不经过调制直接发送或 传输。
传输系统的性能指标
传输速率
单位时间内传输的数据量，通常以比特率表 示。
信噪比
信号与噪声之间的功率比，影响传输质量。
误码率
传输过程中出现错误的概率，是衡量数据传 输质量的重要指标。
带宽
信道能够传输信号的频率范围，影响传输速 率和抗干扰能力。
传输系统的优化方法
01
信道编码
通过增加冗余信息来提高数据传输 的可靠性。
HDLC协议概述
HDLC（High-Level Data Link Control） 是一种高级数据链路控制协议，用于在点 对点通信链路上进行可靠的数据传输。
• 同步传输
HDLC采用同步传输方式，数据在固定的 时间间隔内以固定的格式发送。
• 效率高
HDLC采用零比特插入技术，避免了比特 插入和删除的过程，提高了数据传输效率 。
数字信号的基带传输
2．1B/2B码
（1）曼彻斯特码
曼彻斯特（Manchester）编码的规律为：
对于信息“1”用前半周期为−V（或+V）， 后半周期为+V（或−V）；对于信息“0”则 用前半周期为+V（或−V），后半周期为−V （或+V），如图4-7（a）所示。
图4-7 曼彻斯特码和差分曼彻斯特码
这种做法的目的是通过传输每位信息中 间的跳变方向表示传输信息，这种编码方式 与前几种编码方式相比：每传输一位信息都 对应一次跳变，这有利于同步信号的提取；
此外，接收端的时钟可能不同步，从而 导致接收端错误地读入比特流。
单极性不归零码（NRZ）主要用于终端设 备及数字调制设备中。
（2）单极性归零码（RZ） 对于“1”，对应一个+V或−V脉冲，脉
冲宽度比每位传输周期要短，即每个脉冲都
要提前回到零电位；对于“0”则不对应脉冲，
仍按0电平传输，如图4-3所示。
从图中还可以看出，单极性归零码（RZ）
的脉冲宽度 小于码元宽度Ts，即占空比/Ts
小于1，这样RZ码中含有位定时信号分量。
但是，长“0”信号仍无法提取时钟信号。
图4-3 单极性归零码
（3）双极性不归零码（NRZ） 对于“1”，用+V或−V电平传输；对于
“0”，用−V或+V电平传输，如计算机中使
用的串行RS-232接口就采用这种编码传输方 式，其特点基本上与单极性不归零码相同， 如图4-4所示。
第4章 数字信号的基带传输
4.1 概述 4.2 数字基带信号及其码型 4.3 数字基带传输系统 4.4 数字基带信号的再生中继传输 4.5 基带传输系统测量工具—眼图 4.6 时域均衡技术 4.7 数字信号的扰码与解扰 4.8 典型的数字基带传输系统 本章内容小结
数字基带传输概述
低功耗化
随着物联网、智能家居等应用的普及， 对于设备的续航能力要求越来越高， 未来数字基带传输将致力于降低功耗， 延长设备使用寿命。
网络融合
未来数字基带传输将与无线网络、光 网络等技术进一步融合，形成更加高 效、智能的网络传输体系。
THANKS
感谢观看
总结词
随着无线通信和有线通信的不断发展，无线与有线数字基带传输的融合技术成为新的发 展趋势。
详细描述
为了充分发挥无线通信和有线通信的优势，研究者开始研究无线与有线数字基带传输的 融合技术，如无线与有线的联合传输、无线与有线网络的协同优化等，以提高传输性能，
满足用户多样化的需求。
06
结论
数字基带传输的重要性和优势
噪声
指在传输过程中随机叠加在信号上 的任何不需要的信号，分为加性白 噪声和乘性噪声两类。
干扰
指由于其他信号或电磁波的干扰而 引起的信号失真或误码，分为同频 干扰、邻频干扰和互调干扰等类型。
03
数字基带传输的信号处理技术
信号调制解调技术
1 2
调频（FM） 通过改变信号的频率来传递信息，具有抗干扰能 力强、传输距离远的优点，但带宽利用率较低。
传输距离较近
由于基带信号的频谱能量主要集中在较低的频率范围，因此其传输距离 通常较近。为了实现较远距离的传输，通常需要采用中继转发的方式。
03
带宽利用率高
数字基带传输可以利用高效的信号编码和调制技术，如多进制调制、脉
冲整形等，提高信道带宽的利用率，实现高速率的数据传输。
数字基带传输的应用场景
有线通信系统
功率效率
总结词
功率效率是指在传输一定数据量时所消耗的能量，是评价数字基带传输系统能效的重要指标。
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5.1.2二元码（5）
差分码
－1和0分别用电平的跳变或不变来表示。
－若用电平跳变表示1，则对应传号差分码， 记为NRZ（M） －若用电平跳变表示0，则对应空号差分码， 记为NRZ（S）
－用电平的相对变化来传输信息，可以用来解决相移 键控信号解调时的相位模糊问题
－差分码中电平只具有相对意义，又称为相对码
1B2B码波形
5.1.2二元码（7）
条件数字双向码
－前面介绍的几种码都只是与当前的二元信息0或 者1有关系，而条件双向码，不仅与当前的信息元 有关系，并且与前一个信息元也有关系，对于信 息1，前半时间的电平与前一个码元后半时间的电 平相同，后半时间值与本码元前半时间值相反， 对于信息0，则相反。 X=1 1 1 0 1 0 1 1 0 0
第五章
数字信号的基带传输
数字信号传输的基本方式
基带传输
－不经过调制直接对数字基带信号进行传输的传输方式称为数 字信号的基带传输 －数字基带信号：数字信息的电脉冲表示（即用不同幅度的脉 冲所表示的码元的不同取值）
调制传输
－经过调制，利用载波传输调制后的频带信号的传输方 式称为数字信号的调制传输
2018年10月24日
2
基带传输的基本特点
数字基带信号含有大量的低频分量以及 直流分量。
不同形式的数字基带信号具有不同的频 谱特性和功率谱分布，不同的码形有不 同优点适合不同信道传输特性。
2018年10月24日
3
§5.1数字基带信号的码型
2018年10月24日
4
数字信息
数字序列——数据流{an}
码元： an基本单元 每个码元只能取离散的有限个值 0，1，… M–1
－每个码元间隔的中心都存在电平跳变，有丰富的 位定时信息 －正负电平各占一半，不存在直流分量
－不会出现3个或更多的连码，可用来宏观检错
－上述优点是用频带加倍来换取的，适用于数据 终端设备在短距离上的传输。
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二进制信码
1
T
1
1
0
1
0
0
1
定时
NRZ（L）
数字双相码
密勒码 传号反转码 （CMI码）
2018年10月24日
18
数字基带信号的功率谱
什么是功率谱？ 功率谱密度函数简称功率谱；定义了单位 频带内的信号功率，它表示了信号功率 随着频率的变化情况，即信号功率在频 域的分布状况。 功率没有负值，功率谱曲线所覆盖的面 积在数值上等于信号的总功率（能量）。
2018年10月24日
19
谱零点带宽
2018年10月24日
20
数字基带信号的功率谱
怎样求随机序列的功率谱呢？理论上，先求出自相关函数——功 率谱，计算过程较复杂。 采用比较简单的方法，求出简单码型的功率谱。尽管公式的适用 范围有限，但计算结果具有普遍的意义，可进行定性分析（具体 功率谱表达式必须经过定量计算）。 方法： 从随机过程功率谱的原始定义出发，推出了二进制随机脉冲序列 g(t)的功率谱P(f)。
2018年10月24日 13
二进制信码
NRZ (单极性)
A 0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
T
NRZ (双极性) RZ (单极性) RZ (双极性)
+A 0 -A A 0 +A 0 -A A τ
NRZ(M) NRZ(S)
0 A 0
5.1.2二元码（6）
数字双相码（分相码，曼彻斯特码）
－从0到1跳变表示1，从1到0的跳变表示0， 并且都是双极性非归零脉冲。
－可以直接提取位定时信号，是其它码型提取位定时 信号时需要采用的一种过渡码型
2018年10月24日
9
二进制信码
NRZ (单极性)
A 0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
T
NRZ (双极性) RZ (单极性)
+A 0 -A A 0 τ
5.1.2二元码（4）
双极性归零码 －用正极性的归零码和负极性的归零码分别表示1和0 －兼有双极性和归零的特点，虽然幅度取值存在三种 电平，但是它用脉冲的正负极性表示两种信息，通 常仍归入二元码
2018年10月24日
5
5.1.1数字基带信号的码型设计原则
码型 －数字信号的电脉冲结构称 为码型 码型编码（码型变换） －数字信息的电脉冲表示过 程称为码型编码或码型 变换 码型译码 －由码型还原为数字信息的 过程称为码型译码
2018年10月24日 6
码型的选择： －与传输信道相匹配 －信号的抗噪声能力强 －便于从信号中提取位 定时信息 －尽量减少基带信号频 谱中的高频分量 －编译码设备应尽量简 单
二进制信码
NRZ 单极性
A 0 T +A 0 -A
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
NRZ 双极性
2018年10月24日
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5.1.2二元码（3）
单极性归零码 －发送1时，高电平在整个码元期间（T）只持续一段 时间（τ ），在码元的其余时间内则返回零电平， 发送0时，用零电平表示。常记为RZ。 － τ /T称为占空比
5.1.2二元码（1）
单极性非归零码 －用高电平和低电平（常为零电平）两种取值分别表示 二进制码1和0，在整个码元期间电平保持不变。常记为 NRZ。有直流分量，用于终端设备。
二进制信码
NRZ 单极性
A 0 T
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
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5.1.2二元码（2）
双极性非归零码 －用正电平和负电平可以在电缆等无接地的传输线上传输
1
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2018年10月24日
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5.2数字基带信号的功率谱
前面介绍了典型的数字基带信号的时域波形，从信号传输的角度 来看，还需要进一步了解数字基带信号的频域特性，它决定了信 号在频域的分布情况，决定了信号的带宽，以便通信系统设计时 能有效地、合理地利用传输信道。 在实际通信中，被传送的信息是收信者事先未知的，因此数字基 带信号一般是随机的脉冲序列，由于随机信号不能用确定的时间 函数表示。也就没有确定的频谱函数，因此不能用确定信号的频 谱计算方式。随机信号的频谱特性要用功率谱密度来描述。 分析数字基带信号功率谱的目的： ——根据功率谱的特点设计传输信道以及合理的传输方式。 ——是否含有定时信号，作为同步的基础。
2018年10月24日
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二进制信码
NRZ (单极性)
A 0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
T
NRZ (双极性) RZ (单极性) RZ (双极性)
+A 0 -A A 0 +A 0 -A τ
功率谱中含有丰富的低频乃至直流分量，不能适应有交流耦合的传输 信道 当信息中出现长1串或长0串时，会呈现连续的固定电平，无电平跃变， 也就没有定时信息 信息1和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， 不具有检测错误的能力