通信技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）課件 第4、5章 信道編譯碼、基帶傳輸

4.1概述4.2差錯控制原理4.3差錯控制方式4.4差錯控制原理4.1概述信道就是信息傳輸?shù)耐ǖ?在實際信道上傳輸數(shù)字信號時,由于信道傳輸特性不理想及噪聲的影響,所收到的數(shù)字信號不可避免地會發(fā)生錯誤。為了在已知信噪比的情況下達到一定的誤比特率指標(biāo),首先應(yīng)合理設(shè)計基帶信號,選擇好調(diào)制解調(diào)方式,采用頻域均衡和時域均衡使誤比特率盡可能地降低。若誤比特率仍不能滿足要求,還需要采用差錯控制編碼,將誤比特率進一步降低,以滿足指標(biāo)要求。信道編碼的實質(zhì)就是差錯控制編碼,其基本思路是在信息碼中增加一定數(shù)量的多余碼元(稱為監(jiān)督碼元),使它們滿足一定的約束關(guān)系,這樣由信息碼元和監(jiān)督碼元共同組成一個由信道傳輸?shù)拇a字。一旦傳輸過程中發(fā)生錯誤,則信息碼元和監(jiān)督碼元間的約束關(guān)系被破壞。在接收端按照既定的規(guī)則校驗這種約束關(guān)系,從而達到發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤的目的。信道編碼的作用:一是增加糾錯能力,使得即便出現(xiàn)差錯也能得到糾正;二是使碼流的頻譜特性適應(yīng)通道的頻譜特性,從而使傳輸過程中能量損失最小,提高信號能量與噪聲能量的比例,減小發(fā)生差錯的可能性。4.2差錯控制原理4.2.1差錯類型在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中,由于實際信道非常復(fù)雜,常常存在各種噪聲干擾,導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息序列在傳輸過程中會產(chǎn)生差錯,這些差錯歸納起來有兩種類型,即隨機差錯和突發(fā)差錯,這兩種差錯類型通常同時存在。隨機差錯又稱獨立差錯,它是指那些獨立的、稀疏的和互不相關(guān)的差錯,亦即某個碼元的出錯具有獨立性,與前后碼元無關(guān)。隨機差錯一般是由系統(tǒng)中的熱噪聲引起的。突發(fā)差錯是指一串串甚至成片出現(xiàn)的差錯,差錯之間有相關(guān)性,差錯出現(xiàn)是密集的。突發(fā)差錯一般由沖擊噪聲引起,而沖擊噪聲是由短暫原因造成的,例如電機的啟動、停止,電氣設(shè)備的電弧放電等。4.2.2差錯控制差錯控制的目的就是利用一定的技術(shù)發(fā)現(xiàn)信號在信道中傳輸時產(chǎn)生的誤碼,檢出并進行糾正,以減少誤碼對通信的影響。一般差錯控制技術(shù)只針對隨機差錯有效,對于突發(fā)差錯則無能為力。差錯控制的思路如下。在發(fā)送端將傳送的碼元序列劃分成組,每組有k個碼元,以一定的規(guī)則在每組中增加r個碼元,稱為冗余碼元。這樣使原來不相關(guān)的信息序列中的碼元,通過增加冗余碼元變成相關(guān)的,這種方法稱為差錯控制編碼。然后把這些信息碼元及冗余碼元組成每組n=k+r個碼元序列,送入信道傳輸,在接收端根據(jù)收到的碼元序列,按發(fā)送端編碼規(guī)則,逐組進行檢驗(稱為譯碼),從而發(fā)現(xiàn)錯誤(檢錯),或者自動糾正錯誤(糾錯),這就是差錯控制編碼的全過程。在糾錯編碼術(shù)語中,把冗余碼元稱為監(jiān)督碼元(或稱校驗碼元)。4.2.3幾個基本概念1.分組碼將信息碼的若干個碼元分為一組,為每組信息碼附加若干監(jiān)督碼的編碼,稱為分組碼。設(shè)信息碼為k位,監(jiān)督碼為r位,總碼長為n位,則有n=k+r。分組碼的結(jié)構(gòu)如圖4—1所示。按監(jiān)督碼元與信息碼元關(guān)系不同,分組碼分為線性分組碼和非線性分組碼。在線性分組碼中,監(jiān)督碼元r的內(nèi)容由本組碼元決定,監(jiān)督碼元和本組碼元呈線性關(guān)系,與其他各組碼元無關(guān)。也就是說,線性分組碼編碼器本身并無記憶性。在非線性分組碼中,監(jiān)督碼元r的內(nèi)容除與本碼組碼元有關(guān)外,還與其他碼組碼元有關(guān),監(jiān)督碼元和本組碼元呈非線性關(guān)系。2.碼組重量分組碼的每一個碼組中“1”的數(shù)目,稱為碼組重量。3.碼距兩個碼組對應(yīng)位上數(shù)字不同的位數(shù),稱為碼組間的碼距。4.最小碼距編碼所產(chǎn)生的各個碼組間距離的最小值,稱為最小碼距。5.編碼效率碼組中信息碼所占的比例,稱為編碼效率,用公式表示為4.2.4檢錯糾錯能力1.檢錯能力要檢測e個錯誤,則最小碼距應(yīng)滿足2.糾錯能力要糾正t個錯誤,則最小碼距應(yīng)滿足3.同時能糾錯和檢錯的能力為糾正t個錯誤,同時又能檢測e個錯誤,則最小碼距應(yīng)滿足4.3差錯控制方式差錯控制的根本目的是發(fā)現(xiàn)傳輸過程中出現(xiàn)的差錯并加以糾正。差錯控制的基本工作方式主要基于兩種思想:一是通過抗干擾編碼,使得系統(tǒng)接收端譯碼器能發(fā)現(xiàn)錯誤并能準(zhǔn)確地判斷錯誤的位置,從而自動糾正它們;二是在系統(tǒng)接收端僅能發(fā)現(xiàn)錯誤,但不知差錯的確切位置,無法自動糾錯,必須通過請求發(fā)送端重發(fā)等方式來達到糾正錯誤的目的。差錯控制的基本方式可分為:檢錯重發(fā)(ARQ)方式、前向糾錯(FEC)方式、混合糾錯(HEC)方式和信息反饋(IRQ)方式,如圖4—2所示。4.3.1檢錯重發(fā)方式圖4—2(a)表示檢錯重發(fā)(ARQ)方式,它是數(shù)據(jù)通信中一種常用的差錯控制方式,有時也稱為自動重發(fā)請求。1.ARQ方式的主要特點(1)ARQ方式只需要較少的冗余碼,就能獲得極低的傳輸誤碼率。(2)相對于FEC方式而言,ARQ方式是用檢錯碼代替糾錯碼,因而比前向糾錯占用更少的傳輸線路,編碼器和譯碼器較為簡單,成本也低得多。(3)ARQ方式需要有反饋信道,因而不能用于單向傳輸信道和廣播系統(tǒng)中。(4)ARQ方式的控制規(guī)程比較復(fù)雜。(5)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤需要重發(fā)時,其通信效率較低。(6)由于反饋重發(fā)的隨機性,ARQ方式的實時響應(yīng)性不如FEC方式,因此ARQ方式不適合用于實時傳輸系統(tǒng)。2.常見的檢錯重發(fā)方式常見的檢錯重發(fā)方式有三種:等待重發(fā)、連續(xù)重發(fā)和選擇重發(fā)。1)等待重發(fā)等待重發(fā)的工作過程如圖43(a)所示。在發(fā)送端TW時間內(nèi)發(fā)送碼組1給接收端,然后停止一段時間TD,以等待接收端的確認(rèn)信息,當(dāng)發(fā)送端確認(rèn)接收端正確接收之后,再繼續(xù)發(fā)送后面的碼組。當(dāng)接收錯誤時,接收端請求發(fā)送端重發(fā)上一碼組。由于發(fā)送端發(fā)送每一碼組都要等待接收端的回答,因此這種方式的信道利用率很低。2)連續(xù)重發(fā)連續(xù)重發(fā)的工作過程如圖4—3(b)所示。發(fā)送端在允許的范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)送一系列碼組,如果其中某一個碼組發(fā)生錯誤,則返回NAK信號,發(fā)送端收到NAK信號后,需重發(fā)錯誤的碼組以及后續(xù)所有已發(fā)的碼組?？梢?這種系統(tǒng)在發(fā)送端需要有數(shù)據(jù)緩存器,比等待重發(fā)系統(tǒng)復(fù)雜,但系統(tǒng)的傳輸效率比等待重發(fā)系統(tǒng)有很大的改進,因此在許多數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到應(yīng)用。3)選擇重發(fā)選擇重發(fā)的工作過程如圖43(c)所示,它只選擇重發(fā)錯誤的碼組,而不涉及后面的碼組。選擇重發(fā)系統(tǒng)的傳輸效率最高,但它的成本也最貴,因為它要求較復(fù)雜的控制,在發(fā)送端和接收端都要求有數(shù)據(jù)緩存器。根據(jù)不同的思路,ARQ還可以有其他的工作形式,如混合發(fā)送形式,它是將等待發(fā)送與連續(xù)發(fā)送結(jié)合起來的一種形式,發(fā)送端連續(xù)發(fā)送多個碼組后,再等待接收端的應(yīng)答信號,以決定是重發(fā)還是發(fā)送新的碼組。4.3.2前向糾錯方式前向糾錯(FEC)方式如圖42(b)所示。FEC方式的主要特點如下:(1)接收端自動糾錯,解碼延遲固定,采用FEC方式時傳輸系統(tǒng)的實時性好。(2)無須反饋信道,能用于單向傳輸,特別適用于點到多點傳送的廣播系統(tǒng),所以FEC方式廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)和現(xiàn)代的數(shù)字移動通信中。(3)為了獲得較高的糾錯能力,所采用的糾錯碼通常需要較大的冗余度(即附加的額外編碼位數(shù)多),從而使傳輸效率下降。(4)FEC方式差錯控制規(guī)程簡單,但譯碼設(shè)備實現(xiàn)較復(fù)雜。4.3.3混合糾錯方式混合糾錯(HEC)方式是前向糾錯和檢錯重發(fā)的結(jié)合方式,如圖42(c)所示。其內(nèi)層采用FEC方式,糾正部分差錯;外層采用ARQ方式,重傳那些雖已檢出但未糾正的差錯?；旌霞m錯方式在實時性和譯碼復(fù)雜性方面是前向糾錯和檢錯重發(fā)方式的折中,較適合于環(huán)路延遲大的系統(tǒng),因而近年來在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中采用較多。4.3.4信息反饋方式信息反饋(IRQ)方式又稱回程校驗方式。這種方式的優(yōu)點是不需要糾錯、檢錯的編譯器,設(shè)備簡單;缺點是需要和前向信道相同的反向信道,實時性差。另外,發(fā)送端需要一定容量的存儲器以存儲發(fā)送碼組,環(huán)路時延越大,數(shù)據(jù)傳輸率越高,所需存儲容量越大。因而IRQ方式僅適用于傳輸速率較低,數(shù)據(jù)信道差錯率較低,且具有雙向傳輸線路及控制簡單的系統(tǒng)中。上述差錯控制方式應(yīng)根據(jù)實際情況合理選用。除IRQ方式外,都要求發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)序列具有糾錯或檢錯能力。為此,必須對信息源輸出的數(shù)據(jù)以一定規(guī)則加入冗余碼元(糾檢錯編碼)。對于糾錯編碼的要求是加入的冗余碼元少而糾錯能力卻很高,而且實現(xiàn)方便,設(shè)備簡單,成本低。4.4差錯控制原理在差錯控制系統(tǒng)中使用的信道編碼有多種,最常見的有奇偶校驗碼、漢明碼、循環(huán)冗余碼、卷積碼、交織碼等。在信道編碼技術(shù)的實際應(yīng)用中,二進制卷積碼最值得注意,在同樣的傳輸速度和設(shè)備復(fù)雜性條件下,卷積碼的性能較優(yōu)。下面我們一一進行介紹。4.4.1奇偶校驗碼奇偶校驗碼是一種最簡單的檢錯碼,屬于分組碼—類,在計算機數(shù)據(jù)傳輸中得到廣泛的應(yīng)用。奇偶校驗碼分奇校驗碼和偶校驗碼,兩者原理是一樣的。1.基本原理碼組在傳輸過程中發(fā)生錯碼,無非是“0”碼變成“1”碼或者“1”碼變成“0”碼。這樣就很可能使碼組中“1”的個數(shù)發(fā)生變化。如果在每個碼組中各插入一個碼元使所有碼組中“1”的個數(shù)固定為奇數(shù)或偶數(shù),在傳輸中發(fā)生一位或其他奇數(shù)位錯碼,在接收端檢測中將因“1”的個數(shù)不符合奇數(shù)或偶數(shù)規(guī)律而發(fā)現(xiàn)有錯。奇偶校驗碼就是基于這樣的思想構(gòu)成的。在奇偶校驗碼中,一般無論信息位有多少位,校驗位只有一位。其編碼規(guī)則是先將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼元分組,在分組數(shù)據(jù)后面附加一位校驗位,使得該碼組連同校驗位在內(nèi)的碼組中“1”的個數(shù)為偶數(shù)(稱為偶校驗)或奇數(shù)(稱為奇校驗)。在接收端按同樣的規(guī)律檢查,如發(fā)現(xiàn)不符就說明產(chǎn)生了差錯,但是不能確定差錯的具體位置,即不能糾錯。奇偶校驗碼的這種校驗關(guān)系可以用公式表示。設(shè)碼組長度為n,其中前n-1位為信息碼元,第0位為校驗位,表示為在偶檢驗時其中,表示模2加,校驗位a0可由下式產(chǎn)生在奇校驗時校驗位a0可由下式產(chǎn)生

這種奇偶檢驗只能發(fā)現(xiàn)單個或奇數(shù)個錯誤,而不能檢測出偶數(shù)個錯誤,因而它的檢錯能力不高,但這并不表明它對隨機奇數(shù)個錯誤的檢錯率和偶數(shù)個錯誤的漏檢率相同。經(jīng)研究表明絕大多數(shù)隨機錯誤都能用簡單奇偶校驗查出,這正是這種方法被廣泛用于以隨機錯誤為主的計算機通信系統(tǒng)的原因。但這種方法難于對付突發(fā)差錯,所以在突發(fā)錯誤很多的信道中不能單獨使用。2.編碼效率奇偶校驗碼的編碼效率為式中,k為碼組中信息碼元的位數(shù)。隨著k的變化,R在50%~100%之間變化。3.二維奇偶校驗碼二維奇偶校驗碼又稱行列校驗碼或方陣碼。它的方法是將數(shù)據(jù)序列排成k×m方陣,然后每一行每一列都加奇或偶監(jiān)督碼,發(fā)送時再按列(或行)的順序傳輸。接收端仍將碼元排成發(fā)送時方陣的形式,然后每一行每一列都進行奇偶校驗。顯然,這種碼比水平奇偶校驗碼有更強的檢錯能力,它能發(fā)現(xiàn)某行或某列上的奇數(shù)個錯誤和長度不大于行數(shù)(或列數(shù))的突發(fā)錯誤。這種碼還有可能檢測出偶數(shù)個錯碼,因為如果每行的校驗位不能在本行檢出偶數(shù)個錯誤時,則在列的方向上有可能檢出。當(dāng)然,在偶數(shù)個錯誤恰好分布在矩陣的四個頂點時,這樣的偶數(shù)個錯誤是檢測不出來的。此外,這種碼還可以糾正一些錯誤,例如,當(dāng)某行某列均不滿足監(jiān)督關(guān)系而判定該行該列交叉位置的碼元有錯時,可糾正這一位上的錯誤。這種碼由于檢錯能力強,又具有一定糾錯能力,且實現(xiàn)容易,因而得到廣泛的應(yīng)用。4.4.2漢明碼漢明碼是美國科學(xué)家Hamming于1950年提出來的,是一種高效的能糾正單個錯誤的線性分組碼。其高效性體現(xiàn)在其糾正單個錯誤時,所用的監(jiān)督碼元最少,與其他碼長相同的能糾正單個錯誤的碼相比,編碼效率最高,漢明碼廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中作為差錯控制碼。漢明碼檢錯、糾錯的基本思想是:將有效信息按某種規(guī)律分成若干組,每組安排一個校驗位進行奇偶性測試,然后產(chǎn)生多位檢測信息,并從中得出具體的出錯位置,最后通過對錯誤位取反(即原來是1就變成0,原來是0就變成1)來將其糾正。在前面討論奇偶校驗時,如偶校驗,由于使用了一位監(jiān)督位a0,故它能和信息

一起構(gòu)成一個代數(shù)式,如式(4-5)所示。在接收端解碼時,實際上就是在計算若S=0,就認(rèn)為無錯;若S=1,就認(rèn)為有錯。式(4—11)稱為監(jiān)督關(guān)系式,S稱為校正子。因為校正子S的取值只有兩種,所以它就只能代表有錯和無錯這兩種信息,而不能指出錯碼的位置。不難推想,如果監(jiān)督位增加一位,即變成兩位,那么就能增加一個類似于式(411)的監(jiān)督關(guān)系式。由于兩個校正子的可能值有4種組合:00,01,10,11,故能表示4種不同的信息。若用其中一種表示無錯,則其余3種就有可能用來指示一位錯碼的3種不同位置。同理,若監(jiān)督碼有r位,則能指示一位錯碼的可能位置有2r-1種。一般來說,若碼長為n,信息位數(shù)為k,則監(jiān)督位數(shù)為r=n-k。如果希望用r個監(jiān)督位來指示一位錯碼的n種可能位置,則要求式(4-12)稱為漢明碼不等式,利用該式的關(guān)系可以求出監(jiān)督碼的位數(shù)及碼元總數(shù)。4.4.3循環(huán)碼循環(huán)碼是線性分組碼,它是以現(xiàn)代代數(shù)理論作為基礎(chǔ)建立起來的。它有三個主要數(shù)學(xué)特征:(1)循環(huán)碼具有循環(huán)性,即循環(huán)碼中任一碼組循環(huán)一位(將最右端的碼移至左端)以后,仍為該碼中的一個碼組。表4-5給出了一種(7,3)循環(huán)碼的全部碼組,由此表可以直觀地看出這種碼組的循環(huán)性。例如,表中的第2碼組向右移一位即得到第5碼組;第5碼組向右移一位即得到第7碼組。(2)循環(huán)碼組中任兩個碼組之和(模2)必定為該碼組集合中的一個碼組。(3)循環(huán)碼每個碼組中,各碼元之間還存在一個循環(huán)依賴關(guān)系。循環(huán)碼的編碼和譯碼設(shè)備都不太復(fù)雜,且檢錯糾錯能力較強,目前在理論和實踐上都有較大的發(fā)展。1.碼多項式的概念為了便于用代數(shù)理論來研究循環(huán)碼,可把長為n的碼組與n-1次多項式建立一一對應(yīng)關(guān)系,即把碼組中各碼元當(dāng)作一個多項式的系數(shù)。若一個碼組

則用相應(yīng)的多項式表示為稱A(x)為碼組A的碼多項式。

(7,3)循環(huán)碼中的任一碼組可以表示為例如,表4—5中的第7碼組可以表示為這種多項式中,x僅是碼元位置的標(biāo)記,例如式(421)表示第7碼組中a6、a5、a2和a0為“1”,其他均為零,因此我們并不關(guān)心x的取值。多項式中

的存在只表示該對應(yīng)碼位上是“1”碼,否則為“0”碼,我們稱這種多項式為二進制碼多項式。由此可知碼組和碼多項式本質(zhì)上是一回事,只是表示方法不同而已。2.循環(huán)碼的編碼和解碼方法編碼的任務(wù)是在已知信息位的條件下求得循環(huán)碼的碼組。循環(huán)碼的碼字安排為:碼組前k位為信息位,后r=n-k位是監(jiān)督位。因此,循環(huán)碼編碼的任務(wù)就是要求出監(jiān)督位的內(nèi)容,通常采用多項式除法運算得到。我們知道(n,k)循環(huán)碼的碼多項式的最高冪次是n-1,而信息位是在它的最前面k位,因此,循環(huán)碼的碼多項式可表示為即在編碼之前,監(jiān)督位暫時用0表示,則有從冪次xr-1起至x0的r位的系數(shù)都為0,這相當(dāng)于原信息位左移了r位,監(jiān)督碼的內(nèi)容用A'(x)除以g(x)求余數(shù)得到,即

其中,Q(x)稱為商多項式,r(x)稱為余數(shù)多項式,g(x)稱為生成多項式。若r(x)最高冪次為r-1,則可確定g(x)的最高冪次為r。在常用的CRC生成器協(xié)議中采用的多項式如表4-6所示,數(shù)字4、12、16是指CRC余數(shù)的長度4.4.4卷積碼1.卷積碼的編碼

卷積碼又稱為連環(huán)碼,是1955年提出來的一種糾錯碼,它和分組碼有明顯的區(qū)別。在(n,k)線性分組碼中,本組與r=n-k個監(jiān)督元有關(guān),與其他各組無關(guān),也就是說分組碼編碼器本身并無記憶性。卷積碼則不同,每個(n,k)碼段內(nèi)的n個碼元不僅與該碼段內(nèi)的信息元有關(guān),而且與前面N段的信息元有關(guān)。卷積碼通常用符號(n,k,N)表示。其中,n為碼長,k為碼組中信息碼的個數(shù),N為相互關(guān)聯(lián)的碼組的個數(shù)。下面以常見的(2,1,2)卷積碼編碼器為例介紹卷積碼的編碼原理,如圖4—7所示。由圖4-7可得編碼器按塊進行編碼,每隔一段時間,輸入一段數(shù)據(jù)作為信息位,輸入到編碼器中的內(nèi)容為“信息+咬尾”的拼接,其中信息為通信傳輸?shù)膶嶋H內(nèi)容,咬尾是為了使觸發(fā)器狀態(tài)歸0。設(shè)信息輸入共計16bit,咬尾bit為連續(xù)5“0”bit。正常情況下,(2,1,2)卷積碼碼率為1/2;編碼后,數(shù)據(jù)速率為原始信息的2倍。由于信息位添加了咬尾,因此實際速率高于2倍速率,所以在實際通信中需要通過刪除操作獲得不同碼率輸出。設(shè)系統(tǒng)刪除表為

CA:101

CB:110即第1個bit編碼輸出保留CA和CB,第2個bit保留CB,第3個bit保留CA,后續(xù)依次循環(huán)。刪除之后碼率為3/4,所以每塊數(shù)據(jù)編碼輸出為(16+5)×4/3=28bit。輸出時先輸出CB,再輸出CA,如遇到刪除,如圖48中黑色編碼位所示,則跳過。為了后續(xù)譯碼能夠找到編碼數(shù)據(jù)塊起始位置,需要在編碼塊前添加同步碼,同步碼為8bit,一幀數(shù)據(jù)包括兩個卷積塊,則每塊數(shù)據(jù)組幀后共有8+2×28=64bit數(shù)據(jù),如圖4-9所示。2.卷積碼的譯碼在譯碼過程中,首先將接收到的信息碼與監(jiān)督碼分離。由接收到的信息碼再生監(jiān)督碼,這個過程與編碼器相同,再將此再生監(jiān)督碼與接收到的監(jiān)督碼比較,判斷有無差錯。卷積碼的譯碼可分為代數(shù)譯碼和概率譯碼兩類。大數(shù)邏輯譯碼器是代數(shù)譯碼最主要的譯碼方法,它既可用于糾正隨機錯誤,又可用于糾正突發(fā)錯誤,但要求卷積碼是自正交碼或可正交碼。另外一種叫維特比(Viterbi)譯碼,屬于概率譯碼,由于其譯碼效果更好,因此在實際系統(tǒng)中使用較多,在實驗系統(tǒng)中也選用了該譯碼算法。譯碼為編碼的逆過程,譯碼算法為Viterbi譯碼,如圖410所示。首先從解調(diào)輸出中搜索同步碼,同步后,將負(fù)荷刪除位置填充,補充的bit可以任意為0或1,然后對填充的信號進行Viterbi譯碼,譯碼電路模型如圖411所示。由圖4-11可見,或

譯碼輸出順序第1位碼為d1=d2,第2位碼為d2,第3位碼為d1,第4位碼為d1=d2,第5位碼為d2,第6位碼為d1,循環(huán)輸出,直至結(jié)束。解碼中若第1位、第4位……出現(xiàn)d1≠d2,則判斷有誤碼存在。譯碼后的數(shù)據(jù)輸出去掉咬尾bit,最終的信息即為信息bit。5.1數(shù)字基帶信號概述5.2基帶傳輸常用線路碼型5.3基帶傳輸與碼間干擾5.4再生中繼傳輸5.5眼圖5.1數(shù)字基帶信號概述數(shù)字基帶信號是指未經(jīng)調(diào)制變換的信號,它的頻譜一般從零開始。自然界存在大量的原本是數(shù)字形式的數(shù)據(jù)信息,如計算機數(shù)據(jù)代碼,各業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及的測試、檢測開關(guān)量等。如果將數(shù)字基帶信號直接送入信道中傳輸,則稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸。5.1.1數(shù)字基帶信號的一般表示形式一般基帶數(shù)據(jù)信號序列為隨機信號,若令g1(t)代表二進制數(shù)據(jù)符號“0”,g2(t)代表二進制數(shù)據(jù)符號“1”,碼元的寬度為T,則單極性全占空基帶數(shù)據(jù)序列波形如圖51所示。數(shù)據(jù)信號序列可表示為其中:設(shè)數(shù)據(jù)序列出現(xiàn)“0”的概率為P,則出現(xiàn)“1”的概率為1-P。5.1.2常見數(shù)字基帶信號的波形數(shù)字基帶信號是數(shù)字消息序列的一種電信號表示形式,它是用不同的電位或脈沖來表示相應(yīng)的數(shù)字消息的,其主要特點是功率譜集中在零頻率附近。數(shù)字基帶信號的波形和碼型有很多,但是它們的基本信號單元都采用矩形脈沖?，F(xiàn)在我們以矩形脈沖組成的基帶信號為例,介紹幾種最基本的基帶信號碼波形。1.單極性不歸零碼單極性不歸零碼(NRZ碼)如圖52所示,它用高電平表示二進制符號“1”,用低電平表示二進制符號“0”,在一個碼元時隙內(nèi)電平維持不變,即占空比

。2.單極性歸零碼單極性歸零碼(RZ碼)如圖53所示,代表二進制符號“1”的高電平在整個碼元時隙持續(xù)一段時間后要回到低電平,即占空比

,通常占空比取50%。3.雙極性不歸零碼雙極性不歸零碼(BNRZ碼)如圖54所示,它用正電平代表二進制符號“1”,用負(fù)電平代表二進制符號“0”,在整個碼元時隙內(nèi)電平維持不變。4.雙極性歸零碼雙極性歸零碼(BRZ碼)如圖55所示,代表二進制符號“1”和“0”的正、負(fù)電平在整個碼元時隙持續(xù)一段時間之后都要回到0電平,同單極性歸零碼一樣,可用占空比也小于1。5.1.3常見數(shù)字基帶信號的頻譜特性和特點隨機數(shù)據(jù)信號的功率譜可能包括兩個部分:連續(xù)譜和離散譜。連續(xù)譜總是存在的,而離散譜在某些情況下可能沒有。圖56畫出了幾種常見數(shù)字基帶信號的功率譜密度,圖中用箭頭表示離散線譜?？梢?脈沖寬度越寬,其能量集中的范圍就越小;反之,能量集中的范圍就越大。圖5-6(a)為單極性全占空脈沖序列功率譜,對應(yīng)單極性不歸零碼。由功率譜可知單極性不歸零碼的特點:(1)含有直流成分,低頻成分豐富。(2)功率譜中不含時鐘成分,不能提取時鐘信號。(3)該碼流無規(guī)律,無誤碼自動檢測能力。圖5=6(b)為單極性半占空脈沖序列功率譜,對應(yīng)單極性歸零碼。由功率譜可知單極性歸零碼中含有時鐘信息,其他特性與單極性不歸零碼相同。圖5-6(c)為雙極性全占空脈沖序列功率譜,對應(yīng)雙極性不歸零碼。由功率譜可知雙極性不歸零碼的特點:(1)當(dāng)二進制符號序列中的“1”和“0”等概率出現(xiàn)時,序列中無直流分量。(2)判決電平為0,其容易設(shè)置且穩(wěn)定,抗噪聲性能好。(3)序列中不含位同步信息。(4)碼流無規(guī)律,無誤碼自動檢測能力。圖5-6(d)為雙極性半占空脈沖序列功率譜,對應(yīng)雙極性歸零碼。雙極性歸零碼的優(yōu)缺點與雙極性不歸零碼相近,但應(yīng)用時只要在接收端加一級整流電路就可將序列變換為單極性歸零碼,相當(dāng)于包含了位同步信息。5.2基帶傳輸常用線路碼型5.2.1基帶傳輸對線路碼型的要求基帶信號是代碼的一種電的表示形式,在實際的基帶傳輸系統(tǒng)中,并不是所有的基帶波形都能在信道中傳輸。例如,含有豐富直流和低頻成分的基帶信號就不適合在信道中傳輸,因為它有可能造成信號嚴(yán)重畸變,前面介紹的單極性基帶波形就是一個典型例子。再例如,一般基帶傳輸系統(tǒng)都從接收到的基帶信號流中提取定時信息,而定時信息又依賴于代碼的碼型,如果代碼出現(xiàn)長時間的連續(xù)符號,則基帶信號可能會長時間出現(xiàn)0電位,從而影響定時系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。線路碼型取決于實際信道的特性和系統(tǒng)工作的條件,在較為復(fù)雜的基帶傳輸系統(tǒng)中,線路碼型應(yīng)具有下列主要特性:(1)對直流或低頻受限信道,無直流分量,且低頻分量少。(2)便于從接收碼流中提取定時信號。(3)信號中高頻分量盡量少,以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串?dāng)_。(4)碼型具有一定的檢錯能力。(5)不受信息源統(tǒng)計特性的影響,即能適應(yīng)信息源的變化。(6)編譯碼設(shè)備要盡可能簡單。5.2.2常見基帶傳輸碼型1.傳號交替反轉(zhuǎn)碼傳號交替反轉(zhuǎn)碼(AMI)碼的編碼規(guī)則是:編碼時將原二進制信息碼流中的“1”用交替出現(xiàn)的正、負(fù)電平(+1碼、-1碼)表示,“0”用0電平表示。在AMI碼的輸出碼流中總共有三種電平出現(xiàn),但并不代表三進制,它又可歸類為偽三元碼,占空比AMI碼編碼示意圖如圖5-7所示。AMI碼的優(yōu)點主要有以下兩點:(1)功率譜中無直流分量,低頻分量較小。(2)利用傳號時是否符合極性交替的原則來檢測誤碼。AMI碼的主要缺點是:當(dāng)信息流中出現(xiàn)長連“0”碼時,AMI碼中無電平跳變,會丟失定時信息。2.三階高密度雙極性碼三階高密度雙極性碼(HDB3)碼保持了AMI碼的優(yōu)點并克服了AMI碼的缺點,也稱作偽三元碼。HDB3碼中“3”階的含義是:限制連“0”的個數(shù)不超過3位。如果原二進制信息碼流中連“0”的數(shù)目小于4,那么編碼后的HDB3碼與AMI碼完全一樣。當(dāng)信息碼流中連“0”數(shù)目等于或大于4時,這個位置稱為長連“0”位置。HDB3碼的編碼規(guī)則如下:(1)找到碼流中長連“0”的位置,從長連“0”的第一個0開始,連續(xù)四個“0”分為一組,稱為四連零碼組。(2)用取代節(jié)代替四連零碼組,取代節(jié)有“000V”和“B00V”,分兩步完成。第一步:用“V”碼代替四連“0”中的第四個“0”。第二步:若兩個相鄰的“V”碼間“1”的個數(shù)為奇數(shù),則后一組四連“0”碼組中的第一個“0”保持不變;若為偶數(shù),則后一組四連“0”碼組中的第一個“0”用“B”碼代替。其中“B”和“V”都是傳號。(3)進行極性變換:①除“V”外傳號極性交替變換;②“V”碼與前面相鄰的傳號極性相同;③V碼極性交替變換。其中,“B”碼沒有破壞極性交替原則,稱為非破壞碼;“V”碼破壞了極性交替原則,稱為破壞碼。HDB3碼的優(yōu)點主要有以下三點:(1)無直流,低頻成分少。(2)頻帶較窄,可打破長連“0”,提取同步方便。(3)碼型有規(guī)律,可以檢測誤碼。HDB3碼在接收后,進行解碼,解碼規(guī)則如下:(1)找出取代節(jié)的位置,即找出碼流中極性相同的“1”碼位置,這個位置可能是取代節(jié)。因為發(fā)送端編碼時,V碼與前一個相鄰的傳號極性相同。(2)扣除取代節(jié)中的B和V,若極性相同的兩個1碼間有兩個連0,則認(rèn)為該位置為取代節(jié)B00V,那么將這兩個極性相同的1碼改為0,即扣除了B和V。若極性相同的兩個1間有三個連0,則認(rèn)為該位置為取代節(jié)000V,那么將這兩個極性相同的1碼中后一個1碼改為0,即扣除了V碼。(3)將V與B均去掉(改為0碼后),得到AMI碼,再進行全波整流,得單極性碼,即原碼序列。雖然HDB3碼有些復(fù)雜,但鑒于其具有明顯的優(yōu)點,34Mb/s以下速率的系統(tǒng)中常采用HDB3碼作為接口碼型。3.傳號反轉(zhuǎn)碼(CMI碼)傳號反轉(zhuǎn)碼(CMI碼)的編碼規(guī)則是:將原來二進制碼流中的“0”碼編為“01”,將“1”碼編為“00”或“11”,“00”和“11”交替出現(xiàn)。這樣編碼的結(jié)果使碼流中的“0”“1”出現(xiàn)的概率均等。“10”作為禁字,不允許出現(xiàn)。如果接收端碼流中一旦出現(xiàn)“10”組合的碼,即可判為誤碼,以此監(jiān)測誤碼。CMI編碼后碼流中最多連“0”、連“1”個數(shù)為3,有利于時鐘提取,CMI碼編碼示意圖如圖5-9所示。4.曼徹斯特碼曼徹斯特碼又稱為數(shù)字雙相碼,它用一個周期的正負(fù)對稱方波表示“0”,而用其反相波形表示“1”。編碼規(guī)則是:“0”碼用“01”兩位碼表示,“1”碼用“10”兩位碼表示,如圖5-10所示。5.密勒碼密勒(Miller)碼又稱延遲調(diào)制碼,它是雙向碼的另一種變形。它的編碼規(guī)則如下:“1”碼用碼元間隔中心點出現(xiàn)躍變來表示,即用“10”或“01”表示。具體在選擇“10”或“01”編碼時需要考慮前一個碼元編碼的情況,如果前一個碼元為“1”,則選擇和這個“1”碼相同的編碼值;如果前一個碼元為“0”,則編碼以邊界不出現(xiàn)跳變?yōu)闇?zhǔn)則。如果“0”碼編碼為“00”,則緊跟的“1”碼編碼為“01”;如果“0”碼編碼為“11”,則緊跟的“1”碼編碼為“10”?！?”碼則根據(jù)情況選擇用“00”或“11”表示。具體在選擇“00”或“11”編碼時需要考慮前一個碼元編碼的情況,如果前一個碼元為“0”,則選擇和這個“0”碼不同的編碼值;如果前一個碼元為“1”,則編碼以邊界不出現(xiàn)跳變?yōu)闇?zhǔn)則。如果“1”碼編碼為“01”,則緊跟的“0”碼編碼為“11”;如果“1”碼編碼為“10”,則緊跟的“0”碼編碼為“00”,如圖5-11所示。5.3基帶傳輸與碼間干擾5.3.1基帶傳輸系統(tǒng)模型在基帶傳輸系統(tǒng)中,一系列的基帶信號波形被變換成相應(yīng)的發(fā)送基帶波形后,就被送入信道。信號通過信道傳輸,一方面要受到信道特性的影響,使信號產(chǎn)生畸變;另一方面,信號被信道中的加性噪聲所疊加,造成信號的隨機畸變。因此,到達接收端的基帶脈沖信號已經(jīng)發(fā)生了失真。為此,在接收端首先要安裝一個接收濾波器,使噪聲盡量得到抑制,從而使信號順利通過。但是,在接收濾波器的輸出信號里,仍然存在畸變并混有噪聲。因此,為了提高接收系統(tǒng)的可靠性,通常要在接收濾波器的輸出端安排一個識別電路,常用的識別電路是抽樣判決器,它是在每一個接收基帶波形的中心附近對信號進行抽樣,然后將抽樣值與判決門限進行比較,若抽樣值大于門限值,則判為“高”電平,反之,則判為“低”電平。這樣就可以獲得一系列新的基帶波形,即再生的基帶信號,如圖512所示。不難看出,抽樣判決有進一步排除噪聲干擾和提取有用信號的作用,只要信號畸變不大且噪聲影響較小,我們就可以獲得與發(fā)送端幾乎一樣的基帶信號。當(dāng)然,基帶信號的恢復(fù)或再生總是要求有一良好的同步系統(tǒng)。單個矩形脈沖及其頻譜如圖5-13所示。從圖5-13中可以看出,矩形脈沖信號的頻譜函數(shù)分布于整個頻率軸上,而其能量主要集中在直流和低頻段。

當(dāng)信道的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碼元傳輸速率時,可采用矩形脈沖。當(dāng)信道帶寬有限時,為合理利用頻帶資源,在發(fā)送端常用低通濾波器來限制發(fā)送信號的帶寬，在接收端用低通濾波器來濾除噪聲的干擾。典型的數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)模型如圖5-14所示?；鶐Тa型編碼電路將數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換為適合于基帶信道傳輸?shù)臎_激脈沖或窄脈沖序列。發(fā)送濾波器又稱信道信號形成網(wǎng)絡(luò),它限制發(fā)送信號的頻帶,同時將編碼后的波形轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)幕鶐Рㄐ?。信道可以是電纜等狹義信道,也可以是帶調(diào)制器的廣義信道,信道中的窄帶高斯噪聲會給傳輸波形造成隨機畸變。接收濾波器的作用是濾除混在接收信號中的帶外噪聲和由信道引入的噪聲,對失真波形進行盡可能的補償(均衡)。抽樣判決器是一個識別電路,它把接收濾波器輸出的信號波形放大、限幅、整形后再加以識別,可進一步提高信噪比。基帶碼型譯碼電路是將抽樣判決器送出的信號還原成原始信號。5.3.2碼間串?dāng)_數(shù)字通信的主要質(zhì)量指標(biāo)是傳輸速率和誤碼率,二者之間密切相關(guān)、相互影響。當(dāng)信道一定時,傳輸速率越高,誤碼率越大。如果傳輸速率一定,那么誤碼率就成為數(shù)字信號傳輸中最主要的性能指標(biāo)。從數(shù)字基帶信號傳輸?shù)奈锢磉^程看,誤碼是由接收機抽樣判決器錯誤判決所致,而造成誤判的主要原因是碼間串?dāng)_和信道噪聲。顧名思義,碼間串?dāng)_是傳輸過程中各碼元間的相互干擾。由于系統(tǒng)的濾波作用或者信道不理想,當(dāng)基帶數(shù)字脈沖序列通過系統(tǒng)時,脈沖會被展寬,甚至重疊(串?dāng)_)到鄰近時隙中而成為干擾,這樣就產(chǎn)生了碼間串?dāng)_。例如,圖5-15(a)所示發(fā)送序列中的單個“1”碼,經(jīng)過發(fā)送濾波器后,變成正的升余弦波形,如圖5-15(b)所示。此波形經(jīng)信道傳輸產(chǎn)生了延遲和失真,如圖5-15(c)所示。這個“1”碼的拖尾延伸到了下一碼元時隙內(nèi),并且抽樣判決時刻也相應(yīng)向后推移至波形出現(xiàn)最高峰處(設(shè)為t1)假如傳輸一組雙極性碼碼元1110,經(jīng)發(fā)送濾波器后變?yōu)樯嘞也ㄐ?如圖5-16(a)所示。經(jīng)過信道后產(chǎn)生碼間串?dāng)_,前三個“1”碼的拖尾相繼侵入到第四個“0”碼的時隙中,如圖5-16(b)所示。圖5-16(b)中a1、a2、a3分別為第一、二、三個碼元在3Ts+t1時刻對第四個碼元產(chǎn)生的碼間串?dāng)_值,a4為第四個碼元在抽樣判決時刻的幅度值。當(dāng)a1+a2+a3<|a4|時,判決正確;當(dāng)a1+a2+a3>|a4時,發(fā)生錯判,造成誤碼。5.3.3無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性在數(shù)字信號的傳輸中,碼元波形是按一定的時間間隔發(fā)送的,波形幅度攜帶信息。接端經(jīng)再生判決后,若能準(zhǔn)確地恢復(fù)出幅度信息,則原始信息就能無誤地傳送。因此,只需要討論特定時刻的抽樣值有無串?dāng)_,而波形是否在時間上延伸則無關(guān)緊要。換句話說,即使經(jīng)傳輸后的整個波形發(fā)生了變化,但只要在特定時刻的抽樣值能反映其攜帶的幅度信息,再經(jīng)過抽樣處理,仍能準(zhǔn)確無誤地恢復(fù)原始信息。1.理想低通濾波器的波形形成1)理想低通濾波器的傳輸特性理想低通濾波器的傳輸特性如圖517所示,其傳遞函數(shù)為其中,fN為截止頻率,td為固定時延。2)理想低通濾波器的沖激響應(yīng)根據(jù)信號與傳輸理論可知,一個沖激脈沖信號δ(t)在t=0時經(jīng)過理想低通濾波器后,可以得到如圖518所示的響應(yīng)波形,其數(shù)學(xué)表達式為由圖518可見,理想低通濾波器的沖激響應(yīng)具有以下特點:(1)在t=td處有最大值(2fN),通?？闪顃d=0。(2)響應(yīng)波形在最大值兩邊做均勻間隔的衰減波動。(3)響應(yīng)值有很多零點,以t=td為中心,每隔1/(2fN)秒有一個零點。3)無碼間干擾的概念一個沖激信號經(jīng)過理想低通信道后,其脈沖被展寬,除了在t=td處有最大值外,在其他時刻,雖然沒有信號輸入,但仍有輸出,若此時有其他脈沖輸入,就會受到當(dāng)前脈沖的影響。T=1/(2fN)和T≠1/(2fN)時的輸入響應(yīng)如圖5-19所示,TB為相鄰碼元間隔時間。如圖5-19(a)所示,當(dāng)TB=1/(2fN)且抽樣周期T=TB,接收端在該時刻抽樣時,抽樣值不受其他輸入脈沖的影響。如圖5-19(b)所示,當(dāng)T≠1/(2fN)且T=TB,接收端在該時刻抽樣時,抽樣值是多個碼元在該抽樣時刻的疊加值,受到其他輸入脈沖的影響。對于一個碼元信號來說,其他碼元信號在其抽樣判決時刻的疊加值就稱為碼間干擾或碼間串?dāng)_。碼間干擾是由于傳輸頻帶受限使輸出波形產(chǎn)生拖尾所致。因此,基帶數(shù)據(jù)傳輸時總希望碼間干擾越小越好。4)奈氏第一準(zhǔn)則(無碼間干擾的條件)若系統(tǒng)等效網(wǎng)絡(luò)具有理想低通特性,且截止頻率為fN,則該系統(tǒng)中允許的最高碼元(符號)速率為2fN,這時系統(tǒng)輸出波形在峰值點上不產(chǎn)生前后符號間干擾。常用的重要參量有:B=fN(奈氏頻帶),fs=2fN(奈氏速率),T=1/(2fN)(奈氏間隔)。2.具有滾降特性的低通濾波器1)具有幅頻滾降特性的低通網(wǎng)絡(luò)的提出(1)理想的低通濾波特性很難實現(xiàn)。(2)響應(yīng)波形h(t)的“尾巴”———衰減振蕩幅度較大,對接收端時鐘信號準(zhǔn)確度要求極高。2)幅頻滾降特性的傳遞函數(shù)(1)滾降特性。相對于理想低通特性的幅頻特性,滾降低通濾波器的幅頻特性在fN處不是垂直截止特性,而是有一定的緩變過渡特性(或圓滑),這種緩變過渡特性稱為滾降特性,一般要求系統(tǒng)的幅頻特性在(fN,1/2)點奇對稱,如圖5-20所示。(2)滾降系數(shù)。滾降低通濾波器的滾降系數(shù)為式中,α為滾降系數(shù),fα為截止頻率所增加的頻帶。fα的取值應(yīng)在0~fN內(nèi),因此α的取值應(yīng)在0~1的范圍內(nèi)。(3)頻帶。滾降低通濾波器的頻帶為α取值不同,滾降特性不同,如圖5-21所示。幅頻滾降特性網(wǎng)絡(luò)沖激響應(yīng)h(t)的曲線如圖5-22所示。由圖522可見,α值越大,其沖激響應(yīng)的尾巴衰減越快,因此允許取樣定時相位有較大的偏移。然而,α值越大,頻帶利用率就越小,因為這時頻帶利用率為當(dāng)α=1時,頻帶傳輸效率為1Bd/Hz;當(dāng)α=0時,頻帶傳輸效率為2Bd/Hz。5.4再生中繼傳輸5.4.1再生中繼傳輸?shù)淖饔脗鬏斝诺朗峭ㄐ畔到y(tǒng)必不可少的組成部分,而信道中又不可避免地存在噪聲與干擾,因此基帶傳輸信號在信道中傳輸時將受到衰減和噪聲干擾的影響。隨著信道長度的增加,接收信噪比將下降,誤碼增加,導(dǎo)致通信質(zhì)量下降。信道傳輸特性對信號的傳輸是有影響的。由傳輸線基本理論可知,傳輸線衰減頻率特性是與

成正比變化的(f是傳輸信號的頻率)。圖5-23所示為三種不同電纜的傳輸衰減特性?？梢?衰減是與頻率有關(guān)的。具有較寬頻譜的數(shù)字信號通過電纜傳輸后,會改變信號頻譜幅度的比例關(guān)系。一個脈寬為0.4μs、幅度為1V的矩形脈沖(實際上它代表1個“1”碼)通過不同長度的電纜傳輸后的波形示意圖如圖5-24所示。由圖524可見,這種矩形脈沖信號經(jīng)信道傳輸后,波形產(chǎn)生失真,其失真主要反映在以下幾個方面:(1)接收到的信號波形幅度變小。這是由于傳輸線存在衰減造成的。傳輸距離越長,衰減越大,幅度降低越明顯。(2)波峰延后。這反映了傳輸線的延遲特性。(3)脈沖寬度大大增加。這是由于傳輸線有頻率特性,使波形產(chǎn)生嚴(yán)重的失真而造成的。波形失真最嚴(yán)重的后果是產(chǎn)生拖尾,這種拖尾失真將會造成數(shù)字信號序列的碼間干擾。假設(shè)一個雙極性半占空數(shù)字信號序列如圖5-25(a)所示,則它經(jīng)電纜信道傳輸后的波形如圖5-25(b)所示。由于數(shù)字信號序列經(jīng)過電纜信道傳輸后會產(chǎn)生波形失真,而且傳輸距離越長,波形失真越嚴(yán)重,當(dāng)傳輸距離增加到某一長度時,接收到的信號將很難識別,因此,PCM信號傳輸距離將受到限制。為了延長通信距離,在傳輸通路的適當(dāng)位置處應(yīng)設(shè)置再生中繼裝置,即每隔一定的距離加一個再生中繼器,使已失真的信號經(jīng)過整形后再向更遠(yuǎn)的距離傳送。5.4.2再生中繼傳輸系統(tǒng)的特點再生中繼系統(tǒng)中,由于每隔一定的距離加一個再生中繼器,因此它有以下兩方面的特點:1.無噪聲積累我們知道數(shù)字信號在傳輸過程中會受到噪聲的影響,噪聲主要會導(dǎo)致信號幅度的失真。模擬信號傳送一定的距離后也要用增音設(shè)備對衰耗失真的信號加以放大,這時噪聲也會被放大,噪聲的干擾無法去掉。因此隨著通信距離的增加,噪聲會積累。而數(shù)字通信中的中繼傳輸系統(tǒng),由于噪聲干擾可以通過對信號的均衡放大、再生判決來去掉,因此理想的中繼傳輸系統(tǒng)是不存在噪聲積累的。2.有誤碼積累所謂誤碼,就是指信息碼在中繼器再生判決過程中因存在各種干擾(碼間干擾、噪聲干擾等),會導(dǎo)致判決電路的錯誤判決,即將“1”碼誤判成“0”碼,或?qū)ⅰ?”碼誤判成“1”碼。這種誤碼現(xiàn)象無法消除,反而隨通信距離的增長而積累。因為各個再生中繼器都有可能產(chǎn)生誤碼,所以通信距離越長,中繼站越多,誤碼積累也越多。5.4.3再生中繼器再生中繼器主要由三部分基本電路組成,即均衡放大電路、定時時鐘提取電路和判決再生電路。1.均衡放大電路均衡放大電路的作用是將接收的失真信號均衡放大成適于抽樣判決的波形(均衡波形)。再生中繼器不是對經(jīng)線路傳輸后的波形(稱為接收波形)直接進行判決再生,而是先將其均衡放大成均衡波形,再進行判決再生。識別點波形的好壞直接影響判決再生的質(zhì)量,它是再生中繼系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。而數(shù)字信號序列經(jīng)