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1、清华大学出版社 学习要点： 数字基带信号的波形、功率谱及码型 数字通信系统中的码间串扰及抗噪声性能 分析数字系统传输中，分析数字基带系统减 小或消除码间串扰的两种基本方法时域均 衡与部分相应技术，并简单介绍采用眼图估计 通信系统性能的实验方法。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +4.1数字基带信号的码型与波形 +4.2数字基带信号的功率谱 +4.3 数字基带传输与码间串扰（ISI） +4.4 无码间串扰的基带传输特性 +4.5 基带传输系统的抗噪声性能分析 +4.6部分响应系统 +4.7 时域均衡技术 +4.8 眼图 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +4.1数字基带信号的码
2、型与波形 +4.2数字基带信号的功率谱 +4.3 数字基带传输与码间串扰（ISI） +4.4 无码间串扰的基带传输特性 +4.5 基带传输系统的抗噪声性能分析 +4.6部分响应系统 +4.7 时域均衡技术 +4.8 眼图 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +4.1数字基带信号的码型与波形 +4.2数字基带信号的功率谱 +4.3 数字基带传输与码间串扰（ISI） +4.4 无码间串扰的基带传输特性 +4.5 基带传输系统的抗噪声性能分析 +4.6部分响应系统 +4.7 时域均衡技术 +4.8 眼图 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 补充知识：指数形式的傅里叶级数（信号与系统第92
3、页） 设f(t)的周期为T1，角频率为1=2/T1，频率为f1=1/T1，则： 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 4.1.1 4.1.1 数字基带信号的码型 4.1.2 4.1.2 数字基带信号的波形 退出退出 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 4.1.1 4.1.1 数字基带信号的码型 4.1.2 4.1.2 数字基带信号的波形 退出退出 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +4.1.1 数字基带信号的码型 一. 码型选择 不同的数字通信系统，对数字基带信号的码型有不同要求 ，实际中必须合理地设计选择数字基带信号码型。 基带传输信号码型设计应考虑如下原则： (1) 对于
4、传输频带低端受限的信道一般要求编码后信号中应不 含有离散的直流分量，并尽量减小低频分量。 (2) 便于从相应的基带信号中提取定时同步信号。 (3) 所选码型应具有检纠错能力。在信号的传输中一定会出现 误码，因此便于接收端采取措施，以保证信号传输质量 。 (4) 码型变换应与信源的统计特性无关，即对信源具有透明性 。 (5) 编译码要简单，易于实现。 (6) 尽量提高码的编码效率。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +二.常用码型 1. 二元码 常用的二元码有单极性非归零码(NRZ码)、双极性非归零码 (BNRZ码)、单极性归零码(RZ码)、双极性归零码(BRZ码)以及 差分码等，其图形
5、如图所示 。 + NRZ码的“0”码与0电平对应，“1”码与正脉冲相对应，并且 脉冲的宽度等于码元宽度Ts，即占空比为1。这是一种最简单 的常用码型 +BNRZ码的“0”码、“1”码分别与负脉冲、正脉冲对应，并且占 空比为1。 +这种码与单极性不归零码的区别在于，高电平不是在整个码 元期间保持不变，而是只持续一段时间，然后在码元的其余 时间内返回到零(低)电平。即它的脉冲宽度比码元宽度窄， 每个脉冲都回到零电平。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +BRZ码也是一种归零码，脉冲宽度小于码元宽度，信号波 形采用占空比小于1。 + 差分码的编码规则是：通过前后两个码元极性的跳变与否 来表示
6、“0”码和“1”码。当用极性的跳变表示“1”码，不变表 示“0”码，此时称为传号差分码；也可以反过来表示，此 时称为空号差分码。通常把编码前的信息码称为绝对码， 记为an；编码后的码称为差分码，记为bn。当在传号差分 码时，两者有式所示关系。 bn=anbn-1 an = bnbn-1 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +2. 1B2B码 +通过编码将1位二进制码编为2位二进制码，通常称 具有这种编码规则的码型称为1B2B码。常用的1B2B 码有数字双相码、密勒码、传号反转码。若将原信 息代码中的n位二进制码编为m位二进制码，我们称 这种码为nBmB码。在光纤传输系统中，通常选择m =
7、n+1，例如采用5B6B码用作三次群及四次群的传输 码型。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 （1） 双相码 双相码又称曼彻斯特（Manchester）码。 它用一个周期的 正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。 编码规则 之一是： “0”码用“01”两位码（零相位的一个周期的方波） 表示， “1”码用“10 ”两位码（相位的一个周期的方波）表示 ，例如： 代码： 1 1 0 1 0 0 1 0 双相码： 10 10 01 10 01 01 10 01 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 （2）密勒码 密勒(Miller)码又称延迟调制码，它是双相码的一种变形 。编码
8、规则如下： “1”码：用码的起始不跃变，中心点出现跃变来表示，即用 “10”或“01”表示。 “0”码：分成单个“0”还是连续“0”两种情况；单个“0”时，保 持0前的电平不变，即在码元边界处电平不跃变，在码元中间 点电平也不跃变；对于连续“0”，则在两个“0”码的之间出现 电平跃变，即“00”与“11”交替。 01 10 00 01 11 00 01 11 结论：(1). “1”码编为10或者01，“0”码编为11或者00； (2). “1”码，若其前一码元为高电平，则编为10，否 则编01；“0”码，若其前一码元为高电平，则编为11，否则编 00； 注意：当出现连0时，则需00与11交替出
9、现。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 （3）CMI码 CMI码是传号反转码的简称，与数字双相码类似，它也是一种 双极性二电平码。编码规则是： “1”码：交替的用“11”和“00”两位码表示； “0”码：固定地用“01”表示。 优点： 不会出现3个以上的连0码，并且电平的跳变较多，因此 含有丰富的定时信息，另外没有直流分量，编、译码电路简 单，容易实现，具有误码监测的能力。该码在高次群光纤通 信终端设备中用作接口码型。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 （1） AMI码 AMI码是传号交替反转码。其编码规则是将二进制消息代码“1”( 传号)交替地变换为传输码的“+1”和“-1”
10、，而“0”(空号)保持不变 。例如： 消息代码： 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMI码：+1 0 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 -1 +1 AMI码的优点：高、低频分量少。通过全波整流后可提取位定时 信号。 AMI码的不足：，当原信码出现连“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。解决连“0”码问题的有效方 法之一是采用HDB3码。 3.三元码 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +（2）HDB3码 HDB3码的全称是3阶高密度双极性码。进行HDB3编码后， 使得连“0”码的长度小于或者等于3
11、，它的编码规则在连“0”的 个数小于4个时，编码规则与AMI码相同；当连“0”个数为4个 或者4个以上，则需要把第4个“0”码变成“1”码（即把“0000” 替换为“0001”）并且这一个“1”码的极性与前一非零码的极性 相同，且满足极性交替，该码为破坏脉冲，用“v”来标识。 但当相邻两个“v”码间有偶数个“1”时，不能满足“v”码极性交 替，因此将第1个“0”也变成“1”码，此码称为平衡码，用符号 “B”来标识。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 具体可按如下步骤进行编码： (1)码的变换 将消息代码中的4个连“0”码用“000V”或者“B00V”代替。 若两相邻4连0串间有奇数个“
12、1”码，则用000V代替后面的4连0串; 若两相邻4连0串间有偶数个“1”码，则用B00V代替后面的4连0 串. 其他消息代码保持不变。 (2)加符号 对“1”码、“V”码和“B”码加符号。其中“1”码和“B”码一起按正 负交替规律加符号，“V”码符号与前一非零码的符号相同。 例：已知信息原码为10000011000010000，试确定相应的AMI码 及 HDB3码。 原码 1 0000 0 1 1 0000 1 0000 AMI码 +1 0000 0 -1 +1 0000 -1 0000 HDB3码 +1 000+V 0 -1 +1 -B00-V +1 000+V 第4章 数字基带传输系统
13、清华大学出版社 译码规则： 从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同 极性(包括B在内)。 这就是说，从收到的符号序列中可以 容易地找到破坏点V，于是也断定V符号及其前面的3个符 号必是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有-1变成+1 后便得到原消息代码。 HDB3码 +1 000+1 0 -1 +1 -100-1 +1 000+1 原码 1 0000 0 1 1 0000 1 0000 HDB3码保持了AMI码的优点外，同时还将连“0”码限 制在3个以内，故有利于位定时信号的提取。HDB3码是应 用最为广泛的码型，A律PCM四次群以下的接口码型均为 HDB3码。 第4章 数字基
14、带传输系统 清华大学出版社 +4.1.2 数字基带信号的波形 矩形脉冲上升和下降是突变的往往低频分量和高频分量 都比较大，占用频带也比较宽，如果信道带宽有限，而采用 以矩形脉冲为基础的码信号带宽较宽，直接送入信道传输， 容易产生失真。因此需要选择合适波形来表选择的码型。比 如升余弦形、余弦形以及高斯形(也称钟形)的波形等。在数 字通信系统中矩形频谱脉冲、升余弦频谱脉冲电码等都占有 非常重要地位。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 1. 1. 数字基带信号的数学表达式数字基带信号的数学表达式 2. 2. 数字基带信号的功率谱密度数字基带信号的功率谱密度器器 退出退出 第4章 数字基带传输
15、系统 清华大学出版社 +由于传输信号的信道都具有一定的频率特性，所以仅仅研究 数字基带信号的码型是不够的，还必须了解各种基带信号的 频谱特性，只有这样才能正确地确定什么样的码型能在什么 样的信道中传榆。同时通过信号的频谱可以分析信号中有没 有直流成分、有没有可供提取同步信号用的离散分量以及根 据连续谱可以确定基带信号的带宽等。因此在研究基带传输 系统时，对基带信号频谱的分析是十分必要的。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 1.1.数字基带信号的数学表达式数字基带信号的数学表达式 设在N进制随机脉冲序列中，在每个码元宽度Ts内，用gi(t) 表示N进制中的符号“i”，其中i=0,1N-1在通信系统中基带信号 可以表示为 式中，g(t)为基本波形，如式 an为第n个信息符号所对应的电平值，它是一个随机量。因此通 常实际中遇到的基带信号都是一个随机的脉冲序列。对于二进制 信号，则有 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +2.数字基带信号的功率谱密度 在通信中数字基带信号通常都是随机脉冲序列，是非确 知信号，因此随机信号的频谱的分析过程可以利用随机过程 的相关函数求出功率谱密度。 第4章 数字基带传输系统 清华大学出版社 +设一个二进制的随机脉
