常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字課件

模擬通信部分習(xí)題課通信原理第十六講數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸

基帶信號(hào)及頻譜特性通信原理第十七講第六章數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸數(shù)字基帶傳輸?shù)幕驹頂?shù)字基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性碼間串?dāng)_問(wèn)題奈奎斯特第一準(zhǔn)則：抽樣點(diǎn)無(wú)失真奈奎斯特第二準(zhǔn)則：轉(zhuǎn)換點(diǎn)無(wú)失真（部分響應(yīng)系統(tǒng)）奈奎斯特第三準(zhǔn)則：脈沖波形面積保持不變數(shù)字基帶傳輸?shù)目乖肼曅阅軙r(shí)域均衡眼圖數(shù)字基帶傳輸?shù)幕驹頂?shù)字傳輸：選擇一組離散的波形表示數(shù)字信息數(shù)字基帶傳輸與數(shù)字調(diào)制傳輸來(lái)自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號(hào)，（計(jì)算機(jī)輸出的二進(jìn)制序列，電傳機(jī)輸出，PCM，ΔM序列等數(shù)字信號(hào)）這些信號(hào)往往包含豐富的低頻分量，甚至直流分量，稱之為數(shù)字基帶信號(hào)。這些信號(hào)未經(jīng)頻譜搬移直接在具有低通特性的信道中傳輸，稱為數(shù)字基帶傳輸。把頻譜調(diào)制搬移后的傳輸，稱為數(shù)字調(diào)制（載波、頻帶）傳輸。研究數(shù)字基帶傳輸?shù)囊饬x利用對(duì)稱電纜構(gòu)成的近程數(shù)據(jù)通信廣泛采用了這種傳輸方式數(shù)字基帶傳輸中包含調(diào)制傳輸?shù)脑S多基本問(wèn)題，如碼間串?dāng)_等，采用線性調(diào)制的調(diào)制傳輸系統(tǒng)可等效為基帶傳輸系統(tǒng)來(lái)研究數(shù)字基帶傳輸?shù)幕驹頂?shù)字基帶傳輸?shù)幕驹硇诺佬盘?hào)形成器通過(guò)碼型變換和波形變換將原始基帶信號(hào)變換成適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)，其目的是與信道匹配，便于傳輸，減小碼間串?dāng)_，利于同步提取和抽樣判決。接收濾波器它的主要作用是濾除帶外噪聲，對(duì)信道特性均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。抽樣判決器它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定時(shí)刻（由位定時(shí)脈沖控制）對(duì)接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。抽樣的位定時(shí)脈沖依靠同步提取電路從接收信號(hào)中提取，位定時(shí)的準(zhǔn)確與否將直接影響判決效果數(shù)字基帶傳輸?shù)幕驹淼诹聰?shù)字信號(hào)的基帶傳輸數(shù)字基帶傳輸?shù)幕驹頂?shù)字基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性碼間串?dāng)_問(wèn)題奈奎斯特第一準(zhǔn)則：抽樣點(diǎn)無(wú)失真奈奎斯特第二準(zhǔn)則：轉(zhuǎn)換點(diǎn)無(wú)失真（部分響應(yīng)系統(tǒng)）奈奎斯特第三準(zhǔn)則：脈沖波形面積保持不變數(shù)字基帶傳輸?shù)目乖肼曅阅軙r(shí)域均衡眼圖選擇數(shù)字基帶傳輸碼型的考慮能從基帶信號(hào)中獲取定時(shí)信息占用的帶寬盡可能的窄不受信源統(tǒng)計(jì)特性的影響盡可能地提高傳輸碼型的傳輸效率具有內(nèi)在的糾錯(cuò)能力常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型單極性不歸零波形（NRZ）有直流分量，無(wú)法使用交流耦合的線路和設(shè)備

判決電平取”1”碼電平一半,但接收波形振幅、寬度受信道影響而變,抗干擾性能下降；位同步信息包含在電平的轉(zhuǎn)換之中，當(dāng)出現(xiàn)連0序列或連1序列時(shí)沒(méi)有位同步信息。傳輸時(shí)一線接地,不能用兩根芯線都不接地的電纜

常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型雙極性不歸零波形（NRZ）“1”、”0”等概出現(xiàn)時(shí)，無(wú)直流成分判決電平可取”0”，抗干擾能力強(qiáng)于單極性NRZ可在不接地的平衡線路上傳輸位同步信息包含在電平的轉(zhuǎn)換之中，當(dāng)出現(xiàn)連0序列或連1序列時(shí)沒(méi)有位同步信息?！?”、”0”不等概出現(xiàn)時(shí)，有直流分量常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型單極性歸零波形（RZ）脈沖寬度τ與碼元寬度T之比τ/T稱占空比；占空比小，頻帶寬；頻譜寬度大于NRZ提取同步信息較容易；雙極性歸零波形（RZ）雙極性波形的歸零形式，除了具有雙極性不歸零波形的特點(diǎn)外，還有利于同步脈沖的提取。常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型差分碼這種波形不是用碼元本身的電平表示消息代碼，而是用相鄰碼元的電平的跳變和不變來(lái)表示消息代碼，稱它為相對(duì)碼波形。用差分波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，特別是在相位調(diào)制系統(tǒng)中用于解決載波相位模糊問(wèn)題。差分碼分為“1”（傳號(hào)）差分碼和“0”（空號(hào)）差分碼差分碼有單極性、雙極性差分碼是消除相位模糊的一種方法，其基帶傳輸特性與相應(yīng)的NRZ、RZ相同常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型AMI碼（AlternateMarkInversion）編碼消息代碼100110000000110011…AMI碼：+100–1+10000000-1+100-1+1…特點(diǎn)由于+1與-1交替，AMI碼的功率譜中不含直流成分，高、低頻分量少，能量集中在頻率為1/2碼速處。位定時(shí)頻率分量雖然為0，但只要將基帶信號(hào)經(jīng)全波整流變?yōu)閱螛O性歸零波形，便可提取位定時(shí)信號(hào)AMI碼的編譯碼電路簡(jiǎn)單二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成（偽）三進(jìn)制碼，稱為1B/1T碼具有一定的檢錯(cuò)性能ITU-T建議采用的傳輸碼型之一常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型HDB3碼（HighDensityBipolarcodeof3order）HDB3碼是AMI碼的一種改進(jìn)型，保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，使連“0”個(gè)數(shù)不超過(guò)3個(gè)。其編碼規(guī)則為：當(dāng)信碼的連“0”個(gè)數(shù)不超過(guò)3時(shí)，仍按AMI碼的規(guī)則編，即傳號(hào)極性交替；當(dāng)連“0”個(gè)數(shù)超過(guò)3時(shí)，則將第4個(gè)“0”改為非“0”脈沖，記為+V或-V，稱之為破壞脈沖。相鄰V碼的極性必須交替出現(xiàn)，以確保編好的碼中無(wú)直流；為了便于識(shí)別，V碼的極性應(yīng)與其前一個(gè)非“0”脈沖的極性相同，否則，將四連“0”的第一個(gè)“0”更改為與該破壞脈沖相同極性的脈沖，并記為+B或-B；破壞脈沖之后的傳號(hào)碼極性也要交替常用數(shù)字基帶傳輸碼型+V-V-B常用數(shù)字基帶傳輸碼型HDB3碼編碼例：信碼：1000010000110000l1AMI碼：-10000+10000-1+10000-1+1HDB3碼：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡(jiǎn)單，每一個(gè)破壞符號(hào)V總是與前一非0符號(hào)同極性(包括B在內(nèi))。常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型數(shù)字雙相碼--曼徹斯特（Manchester）碼編碼規(guī)則之一：

代碼：1100101

雙相碼：10100101100110特點(diǎn)：兩電平碼每碼元中間存在電平跳變，定時(shí)提取容易無(wú)直流分量帶寬比原來(lái)碼元大一倍

常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型密勒碼（Miller）又稱延遲調(diào)制碼，它可看成雙相碼的一種變形編碼規(guī)則：“1”碼用“10”或“01”表示。“0”碼分兩種單個(gè)“0”不出現(xiàn)電平跳變，且與相鄰碼元邊界處也不跳變；對(duì)連“0”時(shí)，在兩個(gè)“0”碼的邊界出現(xiàn)電平跳變，即“00”與“11”交替。其最大寬度為2T雙相碼的下降沿正好對(duì)應(yīng)密勒碼的跳變沿用雙相碼的下降沿去觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)，即可輸出密勒碼常用數(shù)字基帶傳輸碼型常用數(shù)字基帶傳輸碼型CMI碼（傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼）編碼規(guī)則與特點(diǎn)：“1”碼交替用“11”與“00”表示；“0”碼用“01”表示定時(shí)信息豐富，被ITU推薦為PCM四次群接口碼多進(jìn)制碼

常用數(shù)字基帶傳輸碼型nBmB碼及其擴(kuò)展

nBmB碼是把原信息碼流的n位二進(jìn)制碼作為一組，編成m位二進(jìn)制碼的新碼組。由于m＞n，新碼組可能有2m種組合，故多出(2m-2n)種組合。從中選擇一部分有利碼組作為可用碼組，其余為禁用碼組，以獲得好的特性。在光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，通常選擇m＝n+1，有1B2B碼、2B3B、3B4B碼以及5B6B碼等，其中，5B6B碼型已實(shí)用化，用作三次群和四次群以上的線路傳輸碼型。在某些高速遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)中，1B／1T碼的傳輸效率偏低。為此可以將輸入二進(jìn)制信碼分成若干位一組，然后用較少位數(shù)的三元碼來(lái)表示，以降低編碼后的碼速率，從而提高頻帶利用率。4B／3T碼型是1B／1T碼型的改進(jìn)型，它把4個(gè)二進(jìn)制碼變換成3個(gè)三元碼。顯然，在相同的碼速率下，4B／3T碼的信息容量大于1B／1T，因而可提高頻帶利用率。4B／3T碼適用于較高速率的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如高次群同軸電纜傳輸系統(tǒng)。常用數(shù)字基帶傳輸碼型小結(jié)能從基帶信號(hào)中獲取定時(shí)信息避免含有直流分量占用的帶寬盡可能的窄不受信源統(tǒng)計(jì)特性的影響盡可能地提高傳輸碼型的傳輸效率具有內(nèi)在的糾錯(cuò)能力HDB3AMIManchester5B/6B2B1Q4B3T等碼型有廣泛的用途第六章數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸數(shù)字基帶傳輸?shù)幕驹頂?shù)字基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性碼間串?dāng)_問(wèn)題奈奎斯特第一準(zhǔn)則：抽樣點(diǎn)無(wú)失真奈奎斯特第二準(zhǔn)則：轉(zhuǎn)換點(diǎn)無(wú)失真（部分響應(yīng)系統(tǒng)）奈奎斯特第三準(zhǔn)則：脈沖波形面積保持不變數(shù)字基帶傳輸?shù)目乖肼曅阅軙r(shí)域均衡眼圖數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性數(shù)字基帶信號(hào)頻譜分析的意義掌握頻帶特點(diǎn)（頻譜寬度、直流分量，定時(shí)分量等）確定信道是否與所傳信號(hào)匹配，確定是否可從信號(hào)中提取定時(shí)信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)頻譜分析的分析方法數(shù)字基帶信號(hào)是隨機(jī)的脈沖序列功率譜來(lái)描述它的頻譜特性隨機(jī)過(guò)程的相關(guān)函數(shù)去求隨機(jī)過(guò)程的功率(或能量)譜密度是一種典型的分析廣義平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的方法。從隨機(jī)過(guò)程功率譜的原始定義為出發(fā)點(diǎn)，求出數(shù)字隨機(jī)序列的功率譜公式，用這一分析方法分析數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜較為簡(jiǎn)單數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性基帶信號(hào)的時(shí)域表示：簡(jiǎn)化分析的假定條件數(shù)字序列只包含兩個(gè)信號(hào)，分別代表0和1兩個(gè)信號(hào)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，出現(xiàn)概率分別為p，1-p數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性隨機(jī)信號(hào)s（t）分解為穩(wěn)態(tài)波和交變波兩個(gè)部分穩(wěn)態(tài)波———統(tǒng)計(jì)平均值，每瑪元統(tǒng)計(jì)平均相同，是以周期TS為周期的周期函數(shù)v(t)=v(t+Ts)數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性隨機(jī)信號(hào)s（t）分解為穩(wěn)態(tài)波和交變波兩個(gè)部分交變波數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性求穩(wěn)態(tài)波的功率譜密度周期函數(shù)的付氏級(jí)數(shù)展開(kāi)m=0直流分量m=1定時(shí)數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性求交變波的功率譜密度功率譜密度的定義為：假定截取時(shí)間為T=（2N+1）Ts，N足夠大截取信號(hào)的傅立葉變換為：數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性求交變波的功率譜密度數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性求交變波的功率譜密度m=nm≠n數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性求交變波的功率譜密度交變波的功率譜密度為m=n數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性隨機(jī)數(shù)字序列的功率譜密度為：連續(xù)譜離散譜數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性例1：分析單極性波形：g1(t)=0，g2(t)=g(t)，所構(gòu)成隨機(jī)脈沖序列的雙邊功率譜密度若概率p=1/2且為NRZ時(shí)直流分量數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性若概率p=1/2且占空比為1/2RZ時(shí)m=0時(shí)，有線譜，說(shuō)明有直流分量、m為其它偶數(shù)時(shí)，沒(méi)有線譜，m為奇數(shù)時(shí)，有線譜，說(shuō)明有定時(shí)分量數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜特性例2分析雙極性波形：g1(t)=g(t)，g2(t)=-g(t)，所構(gòu)成隨機(jī)脈沖序列的雙邊功率譜密度

當(dāng)p=1/2時(shí)：數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜分析隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度可能包括兩部分：連續(xù)譜Pu(f)和離散譜Pv(f)

。對(duì)于連續(xù)譜，由于代表數(shù)字信息的g1(t)及g2(t)不能完全相同，故G1(f)≠G2(f)，因而Pu(f)總存在。對(duì)于離散譜，在一般情況也總存在。若g1(t)及g2(t)為雙極性，且波形出現(xiàn)概率相同（P=1/2），頻譜中無(wú)離散譜（即無(wú)線譜）。數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜分析的意義了解隨機(jī)脈沖序列頻譜的特點(diǎn)隨機(jī)脈沖序列的功率譜密度可能包括兩部分：連續(xù)譜Pu(f)和離散譜