第4章 数字基带传输技术
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数字带通传输系统 －包括调制和解调过程的传 输系统。
3
数字基带(信号)传输系统
数字基带传输系统：传输基带信号的系统。如利用电传机在 市内进行电报通信、利用中继方式传输PCM信号等。 系统的基本组成：
信道信号形成器：将数字信号变换为适合特定基带信道传输 的信号。这种变换主要是通过码型和波形变换来实现的。
14
6.多电平波形
可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平波形 2B1Q。
15
4.2 基带传输的常用码型
对传输用的基带信号的主要要求:
对代码的 要求 原始消息代码必 须编成适合于传 输用的码型 传输码型的选择
对所选码型的 电波形要求： 电波形应适合于 基带系统的传输 基带脉冲的选择
16
4.2.1 传输码的码型选择原则
测传输质量，以便做到自动监测。
4.2.1 传输码的码型选择原则
(5)编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即 能适用于信源变化。
这种与信源的统计特性无关的性质称为对信源具有透 明性。
(6)低误码增殖。
对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰 乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个 错误，这种现象称为误码增殖。
4.1 数字基带传输概述
4.1.1 数字基带信号 • 几种基本的基带信号波形
单极性波形
双极性归零波形
双极性波形
差分波形
9
单极性归零(RZ)波形
多电平波形 9
1. 单极性波形
波形特点: 电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、 CMOS电路产生，判决电平为0.5E； 缺点: 有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力; 不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内 部或极近距离的传输。
AMI码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 –1 +1 0 0 –1 +1…
19
AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。 一般在传输前需对信息序列进行“随机化”（伪随机化） 处理，以避免长“0”串出现。
*AMI码是PCM系统北美系列基群信号（T1）采用的码型
基带系统的各点波形示意图
输入信号
0 1 1 0 0 1
t
a
1
码型变换后 传输的波形
b
c
信道输出
d
接收滤波输出
e
f
位定时脉冲
1 0 1 1 0 0 0
g
恢复的信息
错误码元
为什么出错呢？
原因一：信道加性噪声。 原因二：传输总特性不理想，码间串扰。 本章讨论的重点：有效抑制噪声和减少码间干扰，确 保接收端能正确恢复信息。
信道：传输基带信号的介质，通常是有线信道。信道的传输 特性一般不满足无失真传输条件Leabharlann Baidu因此会引起传输波形的失真 ，信道还会引入噪声n(t)。
第五章 数字基带传输系统
数字基带传输系统(续) 接收滤波器：它用来接收信号，滤除信道噪声和 其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形 有利于抽样判决。滤除信号的带外噪声、信道特性校 正(信道均衡)、匹配滤波等。
(7) 高的编码效率
18
4.2.2几种常用的传输码型
1.AMI码(Alternate Mark Inversion)：传号交替反 转码
编码规则：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。
例：
1 1…
消息码： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0
取样判决器：对接收信号做采样判决。以恢复或 再生基带信号。
同步：确定抽样判决时刻(基带脉冲信号定界)。 即用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲。
研究数字基带传输系统的原因： • 近程数据通信系统中广泛采用。
• 基带传输方式也有迅速发展的趋势。
• 基带传输中包含带通传输的许多基本问题。
• 任何一个采用线性调制的带通传输系统， 可以等效为一个基带传输系统来研究。
10
2. 双极性波形
当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信 道中传输，脉冲之间无间隔，并且在接收端恢复信号的 判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干 扰能力也较强。
11
3. 单极性归零(RZ)波形
信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常， 归零波形使用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ 波形可以直接提取定时信息。 与归零波形相对应，单极性波形和双极性波形属于非归零 (NRZ)波形，其占空比等于100％。
12
4. 双极性归零波形
双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点。使得 接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步。
13
5. 差分波形
用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码 ， 图中，以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。 它也称相对码波形。 用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。
在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则：
(1) 码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。 (2) 码型中高频分量尽量少。
这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还 可以减少串扰。 串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信 号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。
(3) 码型中应包含定时信息。 (4)码型具有一定检错能力。 若传输码型有一定的规律性，可根据这一规律性来检 17
AMI码的优点：
没有直流成分，且高、低频分量少，
编译码电路简单，
可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；
AMI码的缺点：
当原信码出现长连“0”串时，信号的电平长时间不 跳变，造成提取定时信号的困难。 改进方法：遇连“0”时，4个一组，对最后一个“0” 强制变为“1”，脉冲极性取与前一个“1”相同（破 21 坏脉冲V）。
第4章 数字基带传输技术
1
本章重点:
数字基带信号的特性，包括波形、码型的基础
上、消除码间串扰的方法；
利用实验手段估计系统性能的方法——眼图； 改善数字基带传输性能的两个措施：部分响应
和均衡技术。
• 基本概念
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。即未 经频谱搬移的数字电脉冲信号。 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，常用于传输距离不太远 的情况下。
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数字基带(信号)传输系统
数字基带传输系统：传输基带信号的系统。如利用电传机在 市内进行电报通信、利用中继方式传输PCM信号等。 系统的基本组成：
信道信号形成器：将数字信号变换为适合特定基带信道传输 的信号。这种变换主要是通过码型和波形变换来实现的。
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6.多电平波形
可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平波形 2B1Q。
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4.2 基带传输的常用码型
对传输用的基带信号的主要要求:
对代码的 要求 原始消息代码必 须编成适合于传 输用的码型 传输码型的选择
对所选码型的 电波形要求： 电波形应适合于 基带系统的传输 基带脉冲的选择
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4.2.1 传输码的码型选择原则
测传输质量，以便做到自动监测。
4.2.1 传输码的码型选择原则
(5)编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即 能适用于信源变化。
这种与信源的统计特性无关的性质称为对信源具有透 明性。
(6)低误码增殖。
对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰 乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个 错误，这种现象称为误码增殖。
4.1 数字基带传输概述
4.1.1 数字基带信号 • 几种基本的基带信号波形
单极性波形
双极性归零波形
双极性波形
差分波形
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单极性归零(RZ)波形
多电平波形 9
1. 单极性波形
波形特点: 电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、 CMOS电路产生，判决电平为0.5E； 缺点: 有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力; 不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内 部或极近距离的传输。
AMI码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 –1 +1 0 0 –1 +1…
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AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。 一般在传输前需对信息序列进行“随机化”（伪随机化） 处理，以避免长“0”串出现。
*AMI码是PCM系统北美系列基群信号（T1）采用的码型
基带系统的各点波形示意图
输入信号
0 1 1 0 0 1
t
a
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码型变换后 传输的波形
b
c
信道输出
d
接收滤波输出
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位定时脉冲
1 0 1 1 0 0 0
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恢复的信息
错误码元
为什么出错呢？
原因一：信道加性噪声。 原因二：传输总特性不理想，码间串扰。 本章讨论的重点：有效抑制噪声和减少码间干扰，确 保接收端能正确恢复信息。
信道：传输基带信号的介质，通常是有线信道。信道的传输 特性一般不满足无失真传输条件Leabharlann Baidu因此会引起传输波形的失真 ，信道还会引入噪声n(t)。
第五章 数字基带传输系统
数字基带传输系统(续) 接收滤波器：它用来接收信号，滤除信道噪声和 其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形 有利于抽样判决。滤除信号的带外噪声、信道特性校 正(信道均衡)、匹配滤波等。
(7) 高的编码效率
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4.2.2几种常用的传输码型
1.AMI码(Alternate Mark Inversion)：传号交替反 转码
编码规则：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。
例：
1 1…
消息码： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0
取样判决器：对接收信号做采样判决。以恢复或 再生基带信号。
同步：确定抽样判决时刻(基带脉冲信号定界)。 即用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲。
研究数字基带传输系统的原因： • 近程数据通信系统中广泛采用。
• 基带传输方式也有迅速发展的趋势。
• 基带传输中包含带通传输的许多基本问题。
• 任何一个采用线性调制的带通传输系统， 可以等效为一个基带传输系统来研究。
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2. 双极性波形
当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信 道中传输，脉冲之间无间隔，并且在接收端恢复信号的 判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干 扰能力也较强。
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3. 单极性归零(RZ)波形
信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常， 归零波形使用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ 波形可以直接提取定时信息。 与归零波形相对应，单极性波形和双极性波形属于非归零 (NRZ)波形，其占空比等于100％。
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4. 双极性归零波形
双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点。使得 接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步。
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5. 差分波形
用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码 ， 图中，以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。 它也称相对码波形。 用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。
在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则：
(1) 码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。 (2) 码型中高频分量尽量少。
这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还 可以减少串扰。 串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信 号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。
(3) 码型中应包含定时信息。 (4)码型具有一定检错能力。 若传输码型有一定的规律性，可根据这一规律性来检 17
AMI码的优点：
没有直流成分，且高、低频分量少，
编译码电路简单，
可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；
AMI码的缺点：
当原信码出现长连“0”串时，信号的电平长时间不 跳变，造成提取定时信号的困难。 改进方法：遇连“0”时，4个一组，对最后一个“0” 强制变为“1”，脉冲极性取与前一个“1”相同（破 21 坏脉冲V）。
第4章 数字基带传输技术
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本章重点:
数字基带信号的特性，包括波形、码型的基础
上、消除码间串扰的方法；
利用实验手段估计系统性能的方法——眼图； 改善数字基带传输性能的两个措施：部分响应
和均衡技术。
• 基本概念
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。即未 经频谱搬移的数字电脉冲信号。 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，常用于传输距离不太远 的情况下。