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1、第五章 数字基带传输系统,通信原理,通信原理,主要内容,通信原理,基带传输和频带传输,我们在第一章介绍过通信系统的分类按传输信号是模拟信号还是数字信号分分为模拟通信系统和数字通信系统按传输信号是基带信号还是频带信号分分为基带通信系统和频带(调制)通信系统如果传输的是数字信号,同时也是基带信号,则称这种系统为“数字基带通信系统”,通信原理,研究基带传输的意义,基带传输是基础，任何频带传输都包括基带传输部分，而且对信号的处理均在基带部分完成。任意线性调制均可等效成基带系统实际的基带传输有一定的应用面，而且还在增加，例如以太网主要用于近距离有线通信基带传输是数字通信的主要内容之一。,基带信号,频带信
2、号,通信原理,数字基带传输系统模型,信道信号形成器：把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，主是通过码型变换和波形变换来实现，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间干扰，利于同步提取和抽样判决。接收滤波器：滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的信号有利于抽样判决。,通信原理,数字基带传输系统模型,a,c,e,f,g,d,码型变换波形变换,*,g,1 0 1 1 1 1 0,通信原理,主要内容,通信原理,5.2 基带信号及其频谱特性,通信原理,数字基带信号,数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。,消息,代码的电波,基带信号就是这些代码的电波形式,二进
3、制或多进制代码,通信原理,传输用的基带信号主要要求,（1）无平均直流成份，且低频、高频分量要小。直流和低频容易被耦合等电路隔离高频容易被线路的电容效应引起的回路损耗掉（2）便于提取同步信息（定时脉冲）（3）不受信源统计性质影响。（4）具有内在的检错能力。（5）不会引起误码传递。（6）码型变换设备简单可靠。,最常见的基带信号波形（由矩形脉冲组成）,通信原理,最常见的基带信号波形,单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）多电平波形,通信原理,单极性不归零脉冲,优点：简单,缺点：有直流、,最佳判决电平不确定,不能直接提取同步（分析完频谱才能理解这一点）,通信原理,
4、最常见的基带信号波形,单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）多电平波形,通信原理,双极性不归零脉冲,优点：无直流、,最佳判决电平确定(=0),缺点：不能直接提取同步（分析完频谱才能理解这一点）,通信原理,最常见的基带信号波形,单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）多电平波形,通信原理,单极性归零脉冲,缺点：有直流、,最佳判决电平不确定,优点：能直接提取同步（分析完频谱才能理解这一点）,通信原理,最常见的基带信号波形,单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）多电平波形,通信原理,双极性
5、归零脉冲,优点：无直流、,最佳判决电平确定(=0),缺点：不能直接提取同步（分析完频谱才能理解这一点）、但是整流后就变成同步（CLK）,通信原理,最常见的基带信号波形,单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）多电平波形,通信原理,差分码,它与前四种基带信号不同，它的波形不直接与数码对应，而是用脉冲电平不变与跳变来表示“1”或“0”。,若用电平跳变表示“1”，则称传号差分码（常用）,设初始状态为高电平,通信原理,波形对比,单极性,双极性,单极性归零,双极性归零,差分码,0 1 1 0 1 0 0 1 1,A,-A,A,A,A,通信原理,最常见的基带信号波形,单
6、极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）多电平波形,通信原理,多电平脉冲,上述各种信号都是一个二进制符号对应一个脉冲。实际上还存在多于一个二进制符号对应一个脉冲的情形。这种波形统称为多电平波形或多值波形。例如，若令两个二进制符号00对应+3E，01对应+E，10对应-E，11对应+3E，则所得波形为4电平波形，在高数据速率传输系统中，采用这种信号形式是适宜的。,通信原理,传输用的基带信号主要要求,（1）无平均直流成份。（2）便于提取同步信息（定时脉冲）（3）不受信源统计性质影响。（4）具有内在的检错能力。（5）不会引起误码传递。（6）码型变换设备简单可靠。 四
7、种基本码型中，只有双极性归零码能满足前两条要求，但它仍受信源统计影响。实际上它已经是三电平码。,通信原理,常用基带信号波形,AMI码HDB3码数字双相码密勒码CMI码5B6B码,通信原理,AMI码(Alternative Mark Inversion),AMI码的全称是传号交替反转码。是一种将消息代码0（空号)和1(传号)按如下规则进行编码的码：代码中“0”仍为0，而代码中的“1”交替地变换为+1、-1、+1、-1.。消息代码：100 1 1000 1 1 1 lAMI 码:+100 -1 +l000 1 +1 1 +1,通信原理,AMI码,这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它
8、特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。AMI码编译码电路简单及便于观察误码情况，是一种基本的线路码，应用广泛。,出现长的连“0”时，提取位定时信号困难,优点,缺点,通信原理,1B1T码,由于AMl码的传号“1”交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而空号“0” 始终为零电平。它实际已把一个二进制符号序列变成了三个电平的脉冲序列，但它仍然传输的是二进制数码，因此，称它为准三进制数码。我们把一个二进制数码变换成一个三进制数码所构成的码称为1B1T码。,通信原理,常用基带信号波形,AMI码HDB3码数字双相码密勒码CMI码5B6B码,通信原理,HDB3码,HDB3码是AMI码的改进型
9、，其编码规则为：（1）当信码的连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编写，即传号极性交替； （2）当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为非“0”脉冲，记为+V或-V，称之为破坏脉冲。相邻V码的极性必须交替出现，以确保编好的码中无直流； （3）为了便于识别， V码的极性应与其前一个非“0”脉冲的极性相同，否则，将四连“0”的第一个“0”更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或-B；（4）破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。 例如：,通信原理,HDB3码,【例】1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1AMI码 + 0 0 0 - + - 0 0 + -HDB3码 + 0 0 0
10、 - + - 0 0 + -,【例】2 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1AMI码 + 0 0 0 0 - 0 + - 0 0 0 0 0 +HDB3码 + 0 0 0 +V - 0 + - 0 0 0 V 0 +,通信原理,HDB3码,【例】3 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1AMI码 + 0 0 0 0 - + - + 0 0 0 0 0 - 0 +HDB3码 + 0 0 0 +V - + - + -B0 0 -V 0 - 0 + +10 0 0 +1 -1+1-1+1-10 0 -1 0 -1 0+1,译码,只要从收到的脉冲序列中
11、找到破坏脉冲。就可断定V脉冲前面的3个脉冲一定是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。,0,通信原理,0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1,（a）,AMI,（b）,HDB3,HDB3码波形,通信原理,HDB3码,HDB3码的特点很明显的，它除了保持AMI码的优点外，由于连0数不会大于3所以对于定时信号的恢复十分有利。 HDB3码是CCITT推荐使用的传输码之一。,特点,通信原理,AMI码和HDB3码的功率谱,通信原理,常用基带信号波形,AMI码HDB3码数字双相码密勒码CMI码5B6B码,通信原理,数字双相码,又称分相码或曼彻斯特码，
12、它用一个周期的正负方波来代表“1”，而用它的反相表示“0，即用“10”表示“1”，用“01”表示“0”,由于每个码元间隔的中心部分都存在电平跳变，因此，比较容易提取位定时信号，无直流分量及直流漂移，编码容易。广泛用于局域网中作传输码,特点,构成,通信原理,常用基带信号波形,AMI码HDB3码数字双相码密勒码CMI码5B6B码,通信原理,密勒码（延迟调制码）,“1”码用码元周期中点电平跳变表示，即01或10；而“0”码则有两种情况，当出现单“0”时，在码元周期内不跳变;而遇连0时则在前一个0结束时出现电平跳变。它是数字双相码经一级触发器后得到的波形,可以检测传输误码。信号能量主要集中在二分之一码
13、速的频率范围内，直流分量小，故频带窄，仅为数字双相码的一半。,特点,构成,-A,0,A,0 1 1 0 1 0 0 1 1,通信原理,常用基带信号波形,AMI码HDB3码数字双相码密勒码CMI码5B6B码,通信原理,CMI码,与数字双相码类似，是一种二电平非归零码。通常是“11”和“00”交替地表示“1”码，而“01”表示“0”码,无直流分量，且频繁出现电平跳变，便于提取位定时信号。具有检错能力。该码已被CCITT推荐为PCM四次群的接口码型。在光缆传输系统中有时也用作线路传输码型,特点,构成,-A,0,A,0 1 1 0 1 0 0 1 1,“10”和连续的“11” “00”都是不可能出现的
14、，如果出现必定是错码，,通信原理,常用基带信号波形,AMI码HDB3码数字双相码密勒码CMI码5B6B码,通信原理,5B6B码,是光纤数字传输系统中应用的一种线路传输码。这是一类分组码，属于有限二进码中的一种，有限二进码是一种序列排列受到限制的二进码，它把原信息码流的n位二进制码作为一组，变换为m位二进制码作为新的码组。,通信原理,5B6B码,由于mn新码组可能有2m 种组合，故多出(2m- 2n)种组合。从中选择一部分有利码组作为可用码组，其余为禁用码组，以获得好的特性。光纤数字传输系统中应用的有限二进码通常是取m=n+1，5B6B码有26- 25=32个多余码组不用，在64个码组中选用32个码组，选含有3个“1”和3个“0”的平衡码组20个，其余码组在非平衡码组中选。非平衡码组中有15个码组含4个“1”和2个“0”，有15个码组含4个“0”和2个“1”，剩下的码组“1”、“0”数相差悬殊一般不与考虑。,通信原理,5.2 基带信号及其频谱特性,通信原理,基带信号的功率谱密度,为什么要对波形序列进行频谱分析？由于实际传输的信息不是单一波形，而是由单一波形组成的波形序列，因此仅了解单一波形的频谱是不够的，有必要了解整个序列的频谱特性。了解频谱特性的目的通过频谱特性可知道信号的功率（能量）集中处，以便选择合适的措施。了解频谱中是否包含fs和它的倍频成分，以便提取位定时信号。,
