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1、2018/9/24,1,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,2,3.1 基带传输系统的组成 3.2 数字基带信号 3.3 基带脉冲传输过程与码间串扰 3.4 无码间串扰的基带传输系统特性 3.5 部分响应技术 3.6 理想数字基带传输系统中噪声对传输性能的影响 3.7 均衡技术,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,3,3.1 基带传输系统的组成 数字信号基带传输的基本知识 包括了两个变换： （1）消息（离散的或连续的）和数字脉冲信号（基带信号）之间的变换； （2）数字脉冲信号（基带信号）和信道信号（已调信号）之间的变换。 前一个变换由发收终端设备来完成，后一变换则由调制
2、和解调器完成。,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,4,第3章 数字信号的基带传输,数字通信系统,2018/9/24,5,第3章 数字信号的基带传输,在数字通信系统中按照是否采用调制分为数字基带传输系统和数字频带传输系统，信号分为基带信号和频带信号。 数字基带传输系统主要有信道信号形成器、信道、接收滤器和抽样判决器等组成。,2018/9/24,6,数字基带传输系统基本结构,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,7,第3章 数字信号的基带传输,3.2 数字基带信号数字基带信号是数字消息序列的一种电信号表示形式，它用不同的电位或脉冲来表示相应的数字消息，它的主要特点是功率谱集
3、中在零频率附近。,2018/9/24,8,第3章 数字信号的基带传输,常见基带信号波形,2018/9/24,9,第3章 数字信号的基带传输,1 单极性不归零码波形 2 单极性归零码波形 3 双极性波形 4 双极性归零码波形 5 差分码波形 6 多元码波形（多电平码波形）,2018/9/24,10,第3章 数字信号的基带传输,数字信号基带传输的线路码型 为了在传输信道中获得优良的传输特性，一般要将信码信号变化为适合于信道传输特性的传输码（又叫线路码），即进行适当的码型变换。,2018/9/24,11,第3章 数字信号的基带传输,数字信号基带传输码型的要求 (1) 易于从线路码中提取时钟分量（位定
4、时信息） 传输码型功率谱中应含有定时钟信息，以便再生中继器或接收端能提取必需的定时钟信息。 (2) 线路码型频谱中不含直流分量及小的低频分量 满足这种要求的原因是PCM端机、再生中继器与电缆线路相互连接时，需要安装变量器，以便实现远端供电（因设置无人站）以及平衡电路与不平衡电路的连接。,2018/9/24,12,第3章 数字信号的基带传输,(3) 线路码流中高频分量应尽量少 这是因为一条电缆中包含有许多线对，线对间由于电磁感应会引起串话，且这种串话随频率的升高而加剧。 (4) 码型变换过程应与信源的统计特性无关 信道上传输的基带传输码型应具有对信源统计依赖最小的特性，即对信源经信源编码后，直接
5、转换的数字信号的类型不应有任何限制（例如“1”和“0”出现的概率及连“0”多少等）。,2018/9/24,13,第3章 数字信号的基带传输,(5) 经过信道传输后产生的码间干扰应尽量小 (6) 线路码型具有一定的误码检测能力 数字信号在信道中传输时，由于各种因素的影响，有可能产生误码：若传输码型有一定的规律性，那么就可根据这一规律性来检测是否有误码，即做到自动监测，以保证传输质量。 (7) 设备简单 由信息源直接转换的数字信号不适合于直接在电缆信道中传输（原因见后），需经码型变换设备转换成适合于传输的码型，要求码型变换设备要简单、易于实现。,2018/9/24,14,第3章 数字信号的基带传输
6、,常用的传输码型根据基带信号中每个码元的幅度取值不同,通常可以把它们归纳分类为二元码、三元码和多元码,2018/9/24,15,第3章 数字信号的基带传输,1 二元码常用的二元码主要有单极性不归零码（NRZ）和单极性归零码（RZ），双极性不归零码和双极性归零码，差分码及CMI码等。,2018/9/24,16,第3章 数字信号的基带传输,数字基带信号的频谱特性,单个矩形脉冲及频谱,2018/9/24,17,第3章 数字信号的基带传输,二进制数字信号序列的功率谱曲线,2018/9/24,18,第3章 数字信号的基带传输,随机脉冲信号序列的功率谱包括连续谱和离散谱两个部分,不归零,归零,归零,Ps(
7、f),Ps(f),Ps(f),=Tb,=Tb /2,=Tb /4,2018/9/24,19,第3章 数字信号的基带传输,通过以上分析可知：双极性基带信号无论归零或不归零，其脉冲信号出现概率相等时，只有连续谱，无离散谱。单极性不归零脉冲序列只有连续谱和直流，但单极归零脉冲序列除连续谱，直流外，还有谐波分量，离散谱。这个结论在数字通论系统中对提取时钟有重要的意义。,2018/9/24,20,第3章 数字信号的基带传输,（1） 单极性不归零码（NRZ码）,单极性不归零码及功率谱,2018/9/24,21,第3章 数字信号的基带传输,由图可见，单极性不归零码有如下缺点： （1） 有直流成分，且信号能量
8、大部分集中在低频（占空比越大，信号能量越集中在低频部分）。 （2） 提取时钟fB困难。 （3） 无检测误码能力，因传输码型无规律。,2018/9/24,22,第3章 数字信号的基带传输,（2） 单极性归零码（RZ码）,单极性归零码及功率谱,2018/9/24,23,第3章 数字信号的基带传输,（3） 双极性不归零码和双极性归零码。,双极性不归零码、双极性归零码及功率谱,2018/9/24,24,第3章 数字信号的基带传输,（4） 差分码 （5） 双相码 （6） CMI码(传号反转编码) （7） mBnB码,2018/9/24,25,第3章 数字信号的基带传输,2 三元码三元码具有3个电平幅度，
9、即+1，0和-1，它实际上是一种三进制码。,2018/9/24,26,第3章 数字信号的基带传输,（1） 传号交替反转码（AMI）,AMI码和功率谱,2018/9/24,27,第3章 数字信号的基带传输,从AMI码的功率谱中可以看出它有以下优点： 无直流成份，低频成份也少（由于AMI码的传号码极性交替反转），有利于采用变压器进行远供电源的隔离，而且对变压器的要求（如体积）也可以降低。 高频成份少。这不仅可节省传输频带、提高信道利用率，同时也可以减少电磁感应引起的串话。,2018/9/24,28,第3章 数字信号的基带传输, 码型功率谱中虽无fB定时钟频率成份，但经全波整流，可将AMI码变换成单
10、极性半占空码，就会含有定时钟fB成份，便可从中提取定时钟成份。 AMI码具有一定的检错能力。 不足主要是其性能与信源统计特性密切相关。由此可能出现长连“0”码，造成定时提取困难。,2018/9/24,29,第3章 数字信号的基带传输,（2） HDB3码(三阶高密度双极性码)HDB3码编码规则如下： 码序列中的“0”码在HDB3码中原则上仍编为“0”码，但当出现4个连“0”码时，用取代节000V或B00V代替。,2018/9/24,30, 取代节的安排顺序是：先用000V，当它不能用时，再用B00V。 .各取代节之间的V码要极性交替出现。 . V码要与前一个传号码的极性相同。 HDB3码序列中的
11、传号码（包括“1”码、V码和B码）除V码外要满足极性交替出现的原则。,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,31,（3） BNZS码 BNZS 码是N连“0”码取代双极性码的缩记。与HDB3码类似，它也是一种变形的AMI码。连“0”小于N时，遵从传号交替规则，否则用带有破坏点的取代节来代替。 美国T2传输采用B6ZS码作线路码，B6ZS码中，每遇6个连“0”便用取代节“0VB0VB”代替，这个取代节只有一种形式。,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,32,可见B6ZS的取代节中始终含有相反极性的两个破坏点，因此它保留有AMI码的基本特点，即无直流分量且低频分量较小。,第3
12、章 数字信号的基带传输,2018/9/24,33,上述几种三元码中，每位二进制信息变换为1位三元码，也称1B1T码。编码后信号所含信息量并没有发生变化，这是因为各码元间存在有相关性。 编码效率：,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,34,（4） 4B3T码3 多元码 目的是可提高频带利用率，现也广泛应用。,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,35,第3章 数字信号的基带传输,4 传输码型变换的误码增殖简介当线路传输码中出现n个数字码错误时，在码型反变换后的数字码中，出现n个以上的数字码错误的现象称为误码增殖。,2018/9/24,36,误码增殖现象可用误码增殖比（）来表
13、示，定义为 =反变换后误码个数/线路误码个数反变换后的误码个数 fBPe = =线路误码个数 fTPe,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,37,第3章 数字信号的基带传输,式中，fT为信道码速率； Pe为信道误码率； fTPe为1秒内的误码个数； fB为码型反变换的码速度； Pe为码型反变换的误码率； fBPe为码型反变换后1秒钟内的误码个数。,2018/9/24,38,第3章 数字信号的基带传输,AMI误码增殖,2018/9/24,39,第3章 数字信号的基带传输,HDB3误码增殖,2018/9/24,40,第3章 数字信号的基带传输,由前面分析可见：AMI码和无误码增殖，而H
14、DB3码有误码增殖。误码增殖是由各码元的相关性引起的。,2018/9/24,41,注意不要将波形与码型相混。前述的单极性、双极性（矩形）脉冲指的是信号的形状，即波形，此外还有其它的波形，如升余弦波、三角波形等。码型是指对数字序列所进行的编码规则。编码的目的是改变原始数字序列中1、0的分布规律，使信号的谱颁布特性更好地与信道特性匹配，便于传输。如差分码、AMI码、HDBn 等码。,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,42,第3章 数字信号的基带传输,3.3 基带脉冲传输过程与码间串扰码间串扰(又称码间干扰或符号间的干扰)是指因数字基带传输系统的信道特性(包括发、收滤波器和信道特性)不
15、理想,引起数字基带信号码元波形失真,从而使前后码元波形相互重叠,导致接收端抽样判决困难的现象。 码间串扰的产生。由于传输线路的特性,衰耗使信号脉冲幅度变小,延迟特性(相移)使脉冲波峰延时推后,带宽有限使脉冲波形宽度加大,形成波形拖尾。这里带宽有限产生频率失真是产生码间中扰的主要原因。,2018/9/24,43,第3章 数字信号的基带传输,2018/9/24,44,第3章 数字信号的基带传输,码间干扰示意图,2018/9/24,45,第3章 数字信号的基带传输,信道是指信号传输通道，又称传输媒介，目前有两种定义方法。 狭义信道是指信号的传输媒介，其范围是从发送设备到接收设备之间的媒质。 广义信道
16、指消息的传输媒介。研究信道特性及噪声干扰特性是通信系统设计的重要问题。,2018/9/24,46,3种电缆的衰减特性,2018/9/24,47,第3章 数字信号的基带传输,经电缆传输后的脉冲波形示意图,2018/9/24,48,第3章 数字信号的基带传输,矩形脉冲信号经信道传输后，波形产生失真，其失真主要反映在以下几个方面。 （1） 随传输距离增加，信号波形幅度变小。 （2） 随传输距离增加，波峰延后。 （3） 随传输距离增加，脉冲底部展宽。,2018/9/24,49,第3章 数字信号的基带传输,双极性数字脉冲序列经电缆传输后失真波形,2018/9/24,50,第3章 数字信号的基带传输,3.4 无码间串扰的基带传输系统特性 要获得良好的基带传输系统,必须使码间串扰和噪声的综合影响足够小,从而使系统的总误码率达到规定要求。这是研究基带脉冲传输的基本出发点。 数字基带信号传输的基本特点 系统基带波形被脉冲形成器变换成适应信道传输的码型后，被送入信道，信号通过信道传输。一方面受到信道特性的影响，使信号生产畸变；另一方面信号被信道中的加性噪声所叠加，造成信号的随机畸变。,
