《{通信公司管理}现代通信原理091)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{通信公司管理}现代通信原理091)（104页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代通信原理,第九章 数字信号的基带传输(1),2020/8/2,1,单元概述,数字信号可以直接在有线信道中传输，也可以调制后在有线或无线信道中传输，前者称为基带传输，后者称为载波传输。由于实际信道总是频带受限的，因此基带信号的设计是一个重要的问题。数字信号的码型直接影响到信号的频谱特性和位定时信号的恢复。 为了无失真地传输数字基带信号，基带信号的设计必须满足某些准则。奈奎斯特第一准则是最常用的准则，升余弦滚降信号是满足奈奎斯特第一准则的最常用的限带信号，它不存在码间串扰。而部分响应基带信号则是在存在确知码间串扰情况下，占有最窄频带的一类限带信号。,2020/8/2,2,减少或消除连“0”（或
2、连“1”）码的出现，以保证位定时恢复，是数字基带信号设计中的一个重要问题。将二进制数字信息先作“随机化处理，使其具有伪随机性，也能限制连“0”（或连“1”）码的长度，这种“随机化”处理常称为扰码。M序列是最常用的伪随机序列，它可由线性反馈移位寄存器产生。线性反馈移位寄存器同样可以用来实现扰码和解扰。 眼图是定性地观察数字基带信号传输质量的方法。实际信号的不理想性，将使理想的数字基带信号产生额外的码间串扰。采用时域均衡可消除码间串扰。,2020/8/2,3,单元学习提纲,（1）数字基带传输系统的组成，接收端数字信号再生的过程； （2）常用数字信号码型：归零码、非归零码、数字双相码、CMI码、AM
3、I码、HDB3码，它们的时域波形、频谱特点和位定时恢复功能； （3）波形传输无失真条件，奈奎斯特带宽； （4）升余弦滚降信号的频域和时域特性，滚降系数对其频谱的影响； （5）第类、第类部分响应信号的特点，部分响应信号的预编码和相关编码的作用；,2020/8/2,4,（6）数字传输的误比特率和误符号率； （7）伪随机M序列的特点； （8）特征多项式的含义及表示方法，M序列发生器的构造方法； （9）扰码和解扰基本概念； （10）眼图与基带信号传输质量的关系； （11）码间串扰及迫零法时域均衡原理。,2020/8/2,5,第九章 数字信号的基带传输,数字信号传输的两种主要方式: 基带传输： 直接使用
4、电缆等载体传输基带信号。 频带传输(调制传输)： 经过射频调制，将基带信号的频谱搬移到 某一载波上所形成的频带信号进行传输。,2020/8/2,6,基带传输中主要研究： 1.基带传输码型的设计 2.数字基带信号的功率谱 3.信号传输中的符号间干扰及基带传输系 统的设计。 4.误码率的计算。 5.加扰及解扰。 6.时域均衡原理及其实现。,2020/8/2,7,基带传输系统的基本结构,2020/8/2,8,9.1 数字基带信号的码型,9.1.1 数字基带信号的码型设计原则: （1）对于传输频率很低的信道来说，线路传输码型的频谱中应不含直流分量。 （2）可以从基带信号中提取位定时信号。在基带传输系统
5、中，需要从基带信号上提取位定时信息，这就要求编码功率谱中具有位定时线谱。 （3）要求基带编码具有内在检错能力。,2020/8/2,9,（4）码型变换过程应具有透明性，即与信源的统计特性无关。 （5）尽量减少基带信号频谱中的高频分量。这样可以节省传输频带，提高信道的频谱利用率，还可以减少串扰。,2020/8/2,10,CCITT建议的接口码组,2020/8/2,11,9.1.2 二元码,二元码：基带波形为矩形，幅度取值为两种电平。 （1）单极性非归零码: “1”为正电平，“0”为零电平。（单极性） 整个码元期间电平保持不变。（非归零） （2）双极性非归零码： “1”为正极性，“0”为负电平。（双
6、极性） 整个码元期间电平保持不变。（非归零）,2020/8/2,12,（3）单极性归零码： 归零码：发送“1”时整个码元期间只维持一段 时间的高电平，其余时间为零。 双极性归零码是一种三元码，不在这里讨论。 上述三种简单的二元码其功率谱中有丰富的低 频分量，不能用于基带传输(交流耦合信道)。 非归零码当连续“1”或连续“0”时，长期保持固 定电平，无法提取位定时信号。 二元码中“1”或“0”分别对应某个电平，相邻电 平不存在制约关系，没有纠错能力。,2020/8/2,13,常用二元码的功率谱（含有丰富的低频分量）,2020/8/2,14,基带传输编码介绍,(4)差分码 差分码又称相对码，在差分
7、码中利用电平跳变来分别表示1或0，分为传号差分码和空号差分码。 传号差分码：当输入数据为“1”时，编码波型相对于前一码电平产生跳变；输入为“0”时，波型不产生跳变。 空号差分码：当输入数据为“0”时，编码波型相对于前一码电平产生跳变；输入为“1”时，波型不产生跳变。,2020/8/2,15,基带传输编码介绍,（5）曼切斯特码 曼切斯特码，又称数字双相码或分相码。它利用一个半占空的对称方波（如01）表示数据“1”，而其反相波（如10）表示数据“0”。 差分曼切斯特码（CDP码），又称条件双相码。相邻半占空方波如果同相（如1010）则表示“0”，如果反相（如1001）则表示“1”。,2020/8/
8、2,16,差分码和曼切斯特码的波形,2020/8/2,17,基带传输编码介绍,（6）传号反转码（CMI码）。 与曼切斯特码相类似，也是一种二相码，输入数据“1”交替地用全占空的一个周期方波来表示（如将“1111”表示成11001100）；输入数据“0”则用半占空方波来表示（如将“0000”表示成01010101），如图所示,2020/8/2,18,基带传输编码介绍,（7） 密勒码 又称延迟调制，是数字双相码的差分形式。 输入数据“1”时用半占空比方波来表示，初相与前一位的末相有关。当前1位是“0”，相位不变；当前一位是“1”，相位翻转。 输入数据“0”用全占空比方波来表示，有两种情况：当出现单
9、个“0”时，电平保持不变。当出现连“0”时，第一位电平保持，以后交替翻转电平，如图所示。,2020/8/2,19,密勒码的波形,2020/8/2,20,密勒码和数字双相码的功率谱,2020/8/2,21,a.单极性不归零码,b.双极性不归零码,d.差分码(传号),f.数字双相码,g.传号反转码,c.单极性归零码,e.差分码(空号),2020/8/2,22,9.1.3 三元码,三元码：信号幅度取值有三个电平 +1，0，-1,（1）传号交替反转码（AMI码） 三相码，输入数据“0”变换为三电平码序列中的“0”，输入数据“1”则交替地变换为“+1”和“-1”的归零码。特点是： 1、无直流分量，能量集
10、中在1/2码速处。 2、具检错能力，如果接收端信号“1”电平的交替规律被破坏，认为出现了差错。 3、 输入信号中如果连“0”过多，接收端难于提取位定时信号。,2020/8/2,23,基带传输编码介绍,（2）三阶高密度双极性码（HDB3码） 可以认为是AMI码的改进码型，输入码组中如果出现4连“0”，就用特定码组（取代节）来替代。 HDB3有两种取代节：B00V与000V，其中B是符合交替规律的传号，V是不符合交替规律的传号（破坏节）。 取代法则：两个破坏节之间的B是奇数个。,例：代码：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 AMI：-1 0 0 0 0 +1 0
11、 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 HDB3：-B 0 0 0 V +B 0 0 0 +V B +B B 0 0 -V +B B 或 HDB3：-B+B 0 0 +V -B 0 0 0 -V +B -B +B 0 0 +V -B +B,2020/8/2,24,AMI与HDB3码的波形,2020/8/2,25,NRZ、AMI、HDB3和数字双相码的功率谱,2020/8/2,26,（3）BNZS码 与HDB3相似，也是用取代节来替换连“0”。 B6ZS-PCM-T2的接口码型，每遇到6连“0”，就用0VB0VB来代替。B是符合交替规律的传号，V是不符合交替规律的传号（破坏节）。
12、例如： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 B+ 0 B- B+ 0 V+ B- 0 V- B+ 0 B- B+ 0 V+ B- 0 V- B+ B- B3ZS-在美国标准DS-3和加拿大同轴传输系统LD-4中使用，每遇到3连“0”，就用00V和B0V。这两种取代节的选取原则与HDB3相同，B3ZS又称为HDB2码。,2020/8/2,27,B6ZS与B3ZS码的波形,2020/8/2,28,基带传输编码介绍,（4）2B1Q码 2B1Q码用于ISDN基本速率接口（BRI）中的U接口，是一种四电平码，它将2bit组合一起以电平信号来代表。编码规则如下：
13、 码组 电平 10 +3 11 +1 01 -1 00 -3,2020/8/2,29,基带传输编码介绍,（9）5B6B码 将5位二进制信息变换为一个6位二进制输出码组。由于5B只有32种组合，而6B有64种组合，有32个许用码型和32个禁用码型。 许用码组的选择以“0”“1”出现的概率近似相同为依据。 正模式：20个平衡码组（含3个“1”和3个“0”）中删去000111，15个接近平衡的码组（4个“1”和2个“0”）中删去001111和111100，共32个码组。 负模式：20个平衡码组（含3个“1”和3个“0”）中删去111000，15个接近平衡的码组（4个“0”和2个“1”）中删去1100
14、00和000011，共32个码组。,2020/8/2,30,数字基带信号是随机信号，只能计算功率谱密度。 计算功率谱密度不是件容易的事，下边只列举两种方法。,9.2 数字基带信号的功率谱计算,2020/8/2,31,首先补充单个脉冲波形的频谱。,1.矩形脉冲,2020/8/2,32,2.半余弦形脉冲,2020/8/2,33,3.升余弦脉冲,2020/8/2,34,4. 三角形脉冲,2020/8/2,35,9.2.1 相同波形随机序列的功率谱,周期性确知信号具有离散的线状频谱。 非周期确知信号没有离散线谱，只有用功率谱密度描述的连续谱。 随机信号一般既有离散线谱，又有连续谱。,2020/8/2,
15、36,9.2.1 相同波形随机序列的功率谱,对于随机序列,这里an是基带信号在nTSt(n+1)TS内的幅度值， g(t)为标准脉冲波形，TS为码元周期。 这种随机序列在每个码元周期内有相同波形,只是 幅度值不同。如单极性二元码，AMI码等。,2020/8/2,37,假设序列具有周期平稳随机过程的特性。 对于这种波形，它连续谱部分的平均功率谱密度 计算式为：,功率谱的连续部分与单个脉冲功率谱的平方成正比。 式中：G(f)是单个波形g(t)的频域特性。 E(a)是系数的均值。,R(k)是相关值。,2020/8/2,38,它的线谱部分(离散谱)计算式如：,k是从负无穷到正无穷的整数。 当k=0，得到信号的直流成分。 1、直流不便于传输，要选择码型使之为零。 2、离散线谱对于提取位定时信号非常重要，要 选择波形使之存在。,2020/8/2,39,例9-1 单极性二元码的功率谱计算。 假设单极性二元码中对应于输入信码0，1的 幅度取值为0，+A，输入信码为各态历经随机序列， 0，1的出现统计独立，则概率为1/2，即,2020/8/2,40,解：先做出下表,查表得：,2020/8/2,41,，R（0）是交流功率。,2020/8/2,42,连续谱的功率谱密度函数为：,与单个脉冲功率谱的平方成正比,2020/8/2,43,对于离散线谱，（9-10）式中有一项,这是脉冲串中单个
