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首页数字基带传输 奈奎斯特定理 无码间干扰
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1
第六章 数字信号的基带传输
¾数字基带信号的码型
¾HDB
3
码的编、译码原理
¾数字基带信号的波形和频谱特性
¾奈奎斯特(Nyquist)准则
¾无码间干扰的基带传输特性
每个码元只能取离散的有限个值:
二进制数信息 a
n
取0或1
M进制数信息 a
n
取0,1,2……M-
1
数字信息:
来源:计算机输出的二进制数据,A/D-->PCM码组
数字信息可表示为一个数字符号序列…a
-2
a
-1
a
0
a
1
a
2
…,记作{a
n
},其中a
n
→基本单元(码元)。
数字信号:
数字信息序列的电信号表示形式,包括基本脉冲
形状和码型,它的主要特点是功率谱集中在零频率附
近,故称数字基带信号。
1、基带传输——数字基带信号不加调制
在某些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——数字基带信号对载波进
行调制后再进入带通型信道中传输。
数字信号的传输:
1、在利用对称电缆构成的近程数据通信系统
中,广泛采用了这种传输方式;
2、数字基带传输中包含频带传输的许多基本
问题,也就是说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;
3、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;
为什么要研究数字基带传输系统?
2
脉冲
形成器
发送
滤波器
信道
接收
滤波器
抽样
判决
码元
再生
同步提
取电路
数字基带信号传输系统的构成
脉冲形成器: 亦称码型变换器,形成适合于信道传输的
各种码型。
发送滤波器: 形成具有一定带宽并且适合信道传输的数据
基带信号波形。
信道: 允许基带信号通过的媒质,通常为电缆、架空明线
等有线信道,且不满足无失真传输条件。
接收滤波器: 滤除带外噪声,对失真波形进行均衡,使
输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决: 在规定时刻(由定时脉冲控制)对接收滤波器
输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信
号。
码元再生: 码型反变换,还原出输入序列。同步提取: 数字信号传输,存在有时间上的同步问题,由
接收端同步提取电路提取定时脉冲来完成。
t
t
t
t
t
10
1011
0
0
0
0
0
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
0
{
}
n
a
t
0
t
10
111
0
0
1
{
}
'
n
a
()
s
t
()yt
()rt
数
字
基
带
系
统
各
点
波
形
延迟
1、对于传输频带低端受限的信道,数字信号频谱中
应不含直流分量;
2、信号中高频分量尽量少,以节省传输频带并减少
码间串扰;
3、便于在数字信号中提取位定时信息(位同步);
4、基带传输码型最好具有内在的纠错能力;
5、与信源的统计特性无关,对信源透明。
6、编译码设备简单、可靠。
6.1 数字基带信号的码型设计
码型变换或形成是数字信息转换为数字信号的过程,不
同的码型将有不同的频谱结构,对信道有着不同的要求。
码型设计时要考虑的主要因素:
几种常见的基带信号码型
• 单极性不归零码
• 双极性不归零码
• 单极性归零码
• 双级性归零码
• 差分码
• 极性交替转换码(AMI)
• 三阶高密度码(HDB3)
• 数字双相码(Manchester)码
• 多进制(电平)码
3
单极性不归零码(NRZ)
0
t
0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
最简单,但只适用极短距离传输,应用很少。
(1) 有直流分量;
(2) 判决电平不稳定;
(3) 不能直接提取定时信号;
(4) 要求一端接地;
用高电平和零电平分别表示二进制信息“1”和“0”。
特点:
双极性不归零码:
特点:
0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
(1)“1”、0”等概时无
直流分量;
(2)不能提取同步信息;
用正电平和负电平分别表示“1”和“0”。
(3)判决电平简单;
特点:
具有一般单极性非
归零码缺点,但可直接
提取位同步信息。
是其它波形提取位
定时信号时需要采用的
一种过渡波形。
单极性归零(RZ)码:
0
t
0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
τ
信码“1” →高电平只保持一段时间τ(τ<T),其余时间为零电平;
信码“0” →用零电平表示;
占空比= τ/T,常取τ=T/2,占空比=1/2称半占空。
T
特点:
具有双极性不
归零码的优点,且
可方便的提取位同
步信息.
双极性归零码:
t
0
0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
有三种电平 ,称伪三元码
与双极性非归零码相似,只是脉冲的宽度小于码元间
隔。可方便的变换为单极性归零码提取同步信号,应用比
较广泛。
T
4
特点:利用前后
码元电平相对极
性变化来传送信
息,是一种相对
码;
差分码
参考电平为“1”
编码规则:“1”变 “0”不变
或
“0”变 “1”不变
0
00100001100000101
t
优点:码元极性相
反时亦可正确输出。
用电平的跳变或不变来表示“1”和“0”,也称为相对
码。可以解决起始相位的不确定问题。
极性交替转换码(AMI码)
特点:
0t
0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
1.无直流且低频分量
少;
2.编,译码设备简
单;
4.长连零串会使位
同步丢失。
3.反相信号也可正
确判决;
用零电平表示码元“0”,而码元“1”则交替地用正负
极性的归零码表示(τ=T/2)。
T
二进制码型比较
三阶高密度双极性码(HDB3)
特点:无直流分量,占用频带窄,解决了AMI码长连零位同步
的提取问题,是目前较为广泛采用的码型之一。但编译码电路较
复杂。
1、在连续“0”码个数≤3时,编码方法与AMI码相同;
2、当“0”码为连续四个或以上时,将第四个改为“1”码,并
与信息码中的“1”码为同极性符号,以利于辨认。因其破坏了极
性交替的关系,故称破坏脉冲,记作V,相邻V码极性交替以保
持码中无直流分量。
3、 V码与信码保持各自极性交替且与信码同极性的原则,
当不能同时满足时,引入补码B,将4个连零的第一个零改为B
码,其极性与前面的信码极性相反。
HDB
3
码的编码方法:
5
HDB3编码举例:
(a) 输入二进制码元序列 0 10000 1 1 0 0000 1 0 1 0
(e) HDB3码 0 +1000+1-1+1-100-1 0+10 -10
(d) 引入补码B 0 +1000V-1+1-B00-V 0+10 -1 0
0+1000V -1+1 000-V0 -1 0+1 0
(1表示正脉冲, -1表示负脉冲)
(b) AMI码 0+10000 –1+1 0 0000 -1 0+1 0
注意:任意两个相邻的V脉冲之间信息码和B脉冲的个数之
和应为奇数。
(c)信码和加上的破坏脉冲
极性关系不能满足,需引入B
信息码极性从B 开始 继续交替
0 +1000V-1+1-100-V 0+10 -1 0
0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
t
0
1.无直流且低
频少,频带
窄;
2.可提出位同
步信息;
特点
:
HDB3码 0 +1000 +1-1+1-1 00-1 0 +10-10
(1) -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1
(2) 0 0 0
-v B 0 0 v -B 0 0 -v B 0 0 v
特例:全“1”和全“0”的HDB3码:
任意两个相邻的V脉冲之间信息码和B脉冲的
个数之和应为奇数。
一个简单的方法:任意两个相邻的V脉冲之间
的信息码个数为偶数时,加入一个B脉冲,为奇数
则不加。
-1
HDB
3
码的译码方法:
由相邻极性相同码找出V码,根据向前数第三个
是否为零找出B码,若是B码则改变后续的信码的符
号,去掉V、B后其余都是信码。
HDB3码0+1000+1-1+1-100-1 0+10 -10
AMI码 0+10000 –1+1 0 0000 -10+1 0
V B V
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run1988
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