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1、基带传输系统,从消息传输角度看，数字通信系统通常包括两个重要变换： 1. 消息与数字基带信号之间的变换 由发、收终端设备来完成：把离散的或连续的消息转换成数字的基带信号，或反之 2. 数字基带信号与信道信号之间的变换 由调制和解调器完成 数字调制器：将原始信息翻译成适合信道传输的电信号 二进制信号与M进制信号,基本概念,产生周期性的脉冲序列为载波 用数字序列调制脉冲载波的某个参量 数字序列映射为响应的脉冲波形,滤除高频分量和噪声 平滑脉冲信号 输出低通型的信号波形（数字基带信号）,表示消息的二进制序列，其中每一位称为一个码元,表示二进制序列的脉冲序列，其中的Ts表示码元周期,表示二进制序列的数
2、字基带信号,基带信号码形,基带信号码形 根据各种数字基带信号中每个码元的幅度取值不同，可以把它们归纳分类为二元码、三元码和多元码 二元码：幅度取值只有两种电平 三元码：信号的幅度取值有+A、-A和0，即高电平、低电平和零电平,单极性非归零码 用高电平和零电平分别表示二进制码元“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变,单极性归零码 发送“1”时在整个码元期间高电平只保持一段时间然，在码元的其余时间内返回到零电平，“0”码用零电平表示,占空比：脉冲持续的宽度与码元周期的比值,双极性非归零码 用高电平和低电平分别表示二进制码元“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变,双极性归零码 发送“1”码和
3、“0”码时在整个码元期间高电平只保持一段时间，在码元的其余时间内返回到零电平,差分码 “0”和“1”分别用前后电平的跳变或不变来表示。若电平跳变表示“1”， 则称为传号差分码；若电平跳变“0”，则成为空号差分码,特点：在形式上与单极性或双极性波形相同；但它代表的信息符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变化有关 当信号通过倒相信道后这种码型可以使得接收端正确接收到所发送的信息,特点： 在上述码型中，当信息中出现长串的“0”或“1”时，非归零码呈现出连续的固定电平 由于每个“0”或“1”是独立的编码相应于某个传输电平，相邻信号间不存在任何制约，这种不相关性使得这些基带信号不具有检测错
4、误信号状态的能力（差分码除外） 因此只适用于机内或是很近距离的信息传递,曼彻斯特编码 又称为双相码或分相码，在一个码元周期内用一个高电平和一个低电平表示“1”，用它的反向表示“0”,特点： 每个码元间隔的中心部分都存在电平跳变，在频谱中存在很强的定时分量，不受信源统计特性的影响 每个码元周期内正负电平各占一半，因而不存在直流分量 占用较宽的频带,传号交替反转码（AMI） 编码规则：“1” 码交替变成高电平和低电平，“0”码仍保持为零电平 例：消息码：0 1 0 1 +1 0 0 0 1 AMI码： 0 +1 0 -1 +1 0 0 0 -1,优点：没有直流分量、译码电路简单 、具有检错的能力
5、信息：+1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 发送：+1 0 -1 0 0 0 0 0 +1 0 接收：+1 0 -1 0 0 -1 0 0 +1 0 缺点：有长串连“0”时，将使接收端无法取得定时信息,HDBn码 1）HDBn码中的“1”也交替地变换为+1与-1，与AMI码类似，但是HDBn码中“0”的个数被限制为小于或等于n 2）当信息中出现连续的n+1个“0”码时就用特定码组来取代，这种码组称为取代节 3）为了接收端能够识别取代节，人为地在取代节中设置“破坏点”，在这些破坏点处传号极性交替规律收到破坏 4）取代节有两种：B00V（n+1位）或000V（n+1位），其中V脉冲的极性与前一
6、个B脉冲的极性相同 5）选取的原则：使任意两个相邻V脉冲间的B脉冲数目为奇数。这样相邻V脉冲也满足交替规律，从而使得整个信号仍保持无直流分量 6）HDBn码中应用最广泛的是HDB3码，当出现4个连“0”码时，就用取代节B00V或000V来替代,例如：有如下二进制信息，将其用HDB3码表示 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 0 0 V+ 0 0 0 B- B+ B- 0 0 V- 0 0 B+ 假设在上述二进制信息前还有“00001”5个码元，那么此时HDB3码波形如何？ HDB3的波形不是唯一的，它与出现的4连“0”码之
7、前的状态有关,传号反转码（CMI码） 每个码元由两个电平表示，“1”码由两个高电平或低电平表示，；“0”码由一个高电平和一个低电平表示,特点： 1）CMI码无直流分量，会频繁地出现波形的跳变，便于恢复定时信号 2）因为CMI码中的“1”码的极性交替出现，“0”码是固定的低高电平组合，高低电平不可能在波形中出现，因此CMI码具有一定的检测错误的能力,线路码型的设计原则: 线路码的功率谱密度特性匹配于基带信道的频率特性 减少线路码频谱中的高频分量 便于从接收端的线路码中提取符号同步信号 减少误码扩散 便于误码监测 尽量提高线路码型的编码效率,设随机信号符号集为an，相应的信号波形为gn(t)，则数
8、字基带信号s(t) s(t)的截短信号为： 令截短信号sN(t)的频谱为：SN(f). 由于随机脉冲序列通常都是功率型的，则若下列的极限存在，则信号s(t)的功率密度谱定义为 考虑二元独立序列an=0,1 码形变换： 0 g1(t) 1 g2(t),基带信号的频谱特性,则随机脉冲序列重新表达为 其中： k： 1 2 概率 p 1p 在数字信号处理中，可以将信号sN(t) 看成是由一个交变分量和一个稳态分量构成，稳态分量即为随机信号sN(t) 的平均分量 当信源an统计特性确定之后， sN(t) 的统计平均值，即稳态分量，为 定义信号的交变分量为 其中：,由gk(t)的分布特性，有 ,以概率p
9、,以概率1-p 或可改写成 其中 ,以概率p ,以概率1-p 下面分别求 和 的功率谱,（1）信号 的功率谱 因为 所以 应为周期为Ts的函数。 利用傅氏级数的概念将信号 展成它的傅里叶级数形式 式中,其中,利用周期信号与其功率谱间的关系（周期信号的帕萨伐尔定理：周期信号的功率谱密度定义为加权冲击函数序列） 信号 的功率谱密度 （2）信号 的功率谱 交变分量的截短函数 两边取傅氏变换：,求 ，归结为求 （1）若 m 不等于 n，且假定bn与bm相互独立，则由 bm bn bmbn p(bm) p(bn) p(bmbn) 1-p 1-p (1-p)2 p p p2 -p -p p2 1-p 1-
10、p (1-p)2 1-p -p -(1-p)p p 1-p p(1-p) -p 1-p -p(1-p) 1-p p (1-p)p 得：,则有：,（2）若 m 等于 n，由 从而得： 信号 的功率谱： 综合（1）、（2）随机序列s(t)的功率谱,式中第一项为连续谱部分，第二项为离散谱（线谱）部分,例如：求0，1等概单极性不归零码的功率谱 解：设单极性不归零信号g1(t)=0，g2(t)为如图所示的，高度为1、宽度为 的矩形脉冲。,有直流分量,无离散分量,单极性不归零信号的功率谱只有连续谱和直流分量，不含有可用于提取同步信息的fs 分量； 由连续分量可方便求出单极性不归零信号功率谱的近似带宽（si
11、nc函数第一零点）,再例如：求0，1等概单极性归零码的功率谱 解：设单极性归零信号g1(t)=0，g2(t) 如图所示的高度为1、宽度为 的矩形脉冲。,无离散分量,有离散分量,有直流分量,单极性半占空归零信号的带宽为Bs= 2fs,单极性不归零矩形脉冲信号的带宽为Bs = fs,随机序列的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数G1(f )或G2(f )，两者之中应取较大带宽的一个作为序列带宽 时间波形的占空比越小，频带越宽。通常以谱的第一个零点作为矩形脉冲的近似带宽，它等于脉宽的倒数，即Bs=1/ 不归零脉冲的=Ts，则Bs=fs；半占空归零脉冲的=Ts/2，则Bs=1/=2fs 单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比，单极性归零信号中有定时分量，可直接提取 单极性不归零信号中无定时分量，若想获取定时分量，要进行波形变换 0、1等概的双极性信号没有离散谱，也就是说无直流分量和定时分量,研究随机脉冲序列功率谱的意义：,也可以根据它的连续谱来确定序列的带宽； 可以根据它的离散谱是否存在这一特点，明确能否从脉冲序列中直接提取定时分量，以及采用怎样的方法可以从基带脉冲序列中获得所需的离散分量； 由于没有限定g1(t)和g2(t)的波形，因此 不仅适用于计算数字基带信号的功率谱，也可以用来计算数字调制信号的功率谱,
