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1、1第第5 5章章 基带数字信号的表示和传输基带数字信号的表示和传输本章的结构和重点本章的结构和重点uu5.1 5.1 概述概述( (基带系统的用途基带系统的用途) )uu5.25.2字符的编码方法字符的编码方法uu5.35.3基带数字信号的波形基带数字信号的波形uu5.45.4基带数字信号传输码型基带数字信号传输码型uu5.55.5基带数字信号的频率特征基带数字信号的频率特征uu5.65.6基带数字信号传输与码间串扰基带数字信号传输与码间串扰uu5.75.7眼图眼图uu5.8 5.8 时域均衡器原理时域均衡器原理对于考研的同学第4,5,7,8节也很重要25.1 5.1 概述概述uu我们在第一章
2、介绍过通信系统的分类我们在第一章介绍过通信系统的分类l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l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uu如果传输的是数字信号如果传输的是数字信号, ,同时也是基带信号同时也是基带信号, , 则称这种系统为则称这种系统为“ “数字基带通信系统数字基带通信系统” ”l实际的例子有：USB通信、RS232串口通信、局域网通 信等等l主要用于近距离有线通信3l数字信号传输时为什么需要不同的表示方法？为了除去直流分量和频率很低的分量；为了在接收端得到每个码元的起止时刻信息；为了使信号的频谱和信道的传输特性相匹配
3、。4 5.2 5.2 字符的编码方法字符的编码方法l何谓字符？ 汉字、数字和英文字母 ，统 称为字符。l汉字的编码方法 ：4位十进制数字表示一个汉 字。 例如，电报编码： “中” “0022”，“国” “0948”。 区位码： “中” “5448”，“国” “2590”。l英文字母编码方法：ASCII 码 7位二进制数 字表示一个字符 。5补充补充： 数字基带码型设计的原则数字基带码型设计的原则uu(1) (1) 对信源具有对信源具有“ “透明性透明性” ”l采用码型A和采用码型B对信源没有影响uu(2) (2) 接收端必须能正确解码接收端必须能正确解码uu(3) (3) 没有直流，且低频要小
4、没有直流，且低频要小l直流和低频容易被耦合等电路隔离6数字基带码型设计的原则（续）数字基带码型设计的原则（续）uu(4) (4) 易于从基带信号中提取同步信息易于从基带信号中提取同步信息l这里的“同步”可以理解为数字电路中时钟(CLK)uu(5) (5) 最好有一定的误码检测功能最好有一定的误码检测功能l检测出来错误后，能纠正就纠正，不能纠正可以请求 重发uu(6) (6) 编码设备尽可能简单编码设备尽可能简单75.3 5.3 基带数字信号的波形基带数字信号的波形l单极性波形l双极性波形l单极性归零波形l双极性归零波形l差分波形l多电平波形 0 1 0 1 1 0 0 0 1-V0+V+V+V
5、 0+V-V0(a)(b)(c)(d)(e)(a) 单极性波形 (b)双极性波形 (c)单极性归零波形 (d)双极性归零波形 (e)差分波形 图5.3.1 基带信号的基本波形-V图5.3.2 多电平波形0+V+3V-3V二进制8 5.3 5.3 基带数字信号的波形基带数字信号的波形uu1 1、单极性不归零码、单极性不归零码t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 ）9uu2 2、单极性归零码、单极性归零码t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）10uu3 3、双极性不归零码、双极性不归零码t优点：无
6、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 ）11uu4 4、双极性归零码、双极性归零码t优点：无直流 、最佳判决电平确定 (=0)缺点：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）12uu5 5、差分码（、差分码（1 1表示表示“ “电平跳变电平跳变” ”；0 0表示表示“ “不跳变不跳变” ”）t设初始 状态为 高电平差分码在数字调制（第八章）中广泛应用136 6、数字双相码（又称、数字双相码（又称ManchesterManchester码）码）uu属于属于“ “1B2B”1B2B”码，即码，即1 1个个bitbit用
7、用2bit2bit来传输（效来传输（效 率虽然降低，但可发现错误，同时可以消率虽然降低，但可发现错误，同时可以消 除直流）；除直流）；1 1用用“ “+-”+-”表示；表示；0 0用用“ “-+”-+”表示表示t147 7、CMICMI码（码（Code Mark InverseCode Mark Inverse）uu也属于也属于“ “1B2B”1B2B”码。码。1 1用用“ “+”“-”+”“-”交替表示；交替表示； 0 0用用“ “-+”-+”表示。表示。t155.4 5.4 基带数字信号的传输码型基带数字信号的传输码型l对于传输码型，有如下一些要求：无直流分量和只有很小的低频分量；含有码元
8、的定时信息；传输效率高；最好有一定的检错能力；适用于各种信源，即要求以上性能和信源的统计特性无关lAMI码 传号交替反转码 编码规则：“1” 交替变成“1”和“1”，“0” 仍保持为“0”， 例：消息码： 0 1 0 1 1 0 0 0 1AMI码：0 +1 0 -1 +1 0 0 0 -1优点：没有直流分量 、译码电路简单 、能发现错码缺点：出现长串连“0”时，将使接收端无法取得定时信息。又称：“1B/1T”码 1位二进制码变成1位三进制码。16lHDB3码 3阶高密度双极性码 编码规则：n首先，将消息码变换成AMI码，n然后，检查AMI码中连“0”的情况：p当没有发现4个以上（包括4个）连
9、“0”时，则不作改变，AMI 码就是HDB3码。p当发现4个或4个以上连“0”的码元串时，就将第4个“0”变成与 其前一个非“0”码元（“1”或“1”）同极性的码元。p将这个码元称为“破坏码元”，并用符号“V”表示，即用“+V”表 示“1”，用“V”表示“1”。p为了保证相邻“V”的符号也是极性交替：* 当相邻“V”之间有奇数个非“0”码元时，这是能够保证的。* 当相邻“V”之间有偶数个非“0”码元时，不符合此“极性交 替”要求。这时，需将这个连“0”码元串的第1个“0”变成“B” 或“B”。B的符号与前一个非“0”码元的符号相反；并且让后 面的非“0”码元符号从V码元开始再交替变化。17例：
10、 消息码: 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 AMI码: -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 HDB3码: -1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1-1 0 0 0 -1 +1 0 0 0-1 0 0 0 -1 +1 0 0 0 +1+1 -1 +1 -1 +1 -1-1 0 00 0 -1-1 +1 -1+1 -1译译 码：码： -1 0 0 0 0 +1-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 00 0 0 0 -1 +1-1 +1 0 0 0 00 0 0
11、 0 +1 -1+1 -11 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 11 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1译码：n发现相连的两个同符号的“1”时，后面的“1”及其前面的 3个符号都译为“0”。n然后，将“+1”和“-1”都译为“1”，其它为“0”。优点：除了具有AMI码的优点外，还可以使连“0”码元串中 “0”的数目不多于3个，而且与信源的统计特性无关。 18 例例5.1HDB35.1HDB3编码举例编码举例01 00 00 11000001010第1个破坏节第2个破坏节+-+-+V-V-B+-19 例例5.2HDB35.2HDB3解
12、码举例解码举例0 +1 00 0 +1 -1 +1 -1 00 -10 +1 0 -10连续非0同号表 明后面那个是V0连续非0同号表 明后面那个是V由于中间只有2 个0，所以前面 那个是B00再把所有1的符号去掉就恢复了原始信息了20l双相码 曼彻斯特码编码规则：消息码“0” 传输码“01”消息消息码码“1” “1” 传输码传输码“ “10”10”例：例：消息消息码：码： 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1双相码：双相码：10 10 10 10 01 01 01 01 10 10 01 01 10 10译码规则：消息码“0”和“1”交替处有连“0”和连“1”，可以 作为码
13、组的边界。 优缺点：只有2电平，可以提供定时信息，无直流分量； 但是占用带宽较宽。1 0+E-E0 121uu属于属于“ “1B2B”1B2B”码，即码，即1 1个个bitbit用用2bit2bit来传输（效来传输（效 率虽然降低，但可发现错误，同时可以消率虽然降低，但可发现错误，同时可以消 除直流）；除直流）；1 1用用“ “+-”+-”表示；表示；0 0用用“ “-+”-+”表示表示t22l密勒码 编码规则： 消息码“1” 用中点处电压的突跳表示，或者说用“01”或“10”表示； 消息码“0” 单个消息码“0”不产生电位变化，连“0”消息码则在边界使电平突变，或者说用“11”或“00”表示
14、 特点：当 “1”之间有一个 “0”时，码元宽度最长（等于两倍消息码的长度）。这一性质也可以用来检测误码。产生：双相码的下降沿正好对应密勒码的突变沿。因此， 用双相码的下降沿触发双稳触发器就可以得到密勒码。00消息码： 1 0 1 1 0 0 0 1双相码： 10 01 10 10 01 01 01 10 双相码波形： 双相码相位： 0 0 0 0密勒码：23lCMI码 传号反转码 编码规则：消息码“1” 交替用“11”和“00”表示； 消息码“0” 用“01”表示， 00消息码： 1 0 1 1 0 0 0 1双相码： 10 01 10 10 01 01 01 10 双相码波形： 双相码相位： 0 0 0
