第6讲数字基带传输系统NEW专业教育

《第6讲数字基带传输系统NEW专业教育》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第6讲数字基带传输系统NEW专业教育（117页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、中南大学通信原理 数数 字字 通通 信信 原原 理理 Principles of Digital Communication中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院School of Information Science and EngineeringCentral South University主讲：李敏主讲：李敏联系方式：联系方式： 课件邮箱：课件邮箱： txyl_学习幻灯中南大学通信原理 第五讲第五讲 数字基带传输数字基带传输5.1 5.1 数字基带传输系统数字基带传输系统5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型5.3 5.3 无码间干扰的条件无码间

2、干扰的条件5.4 5.4 部分响应系统部分响应系统5.5 5.5 数字基带传输系统的性能数字基带传输系统的性能5.6 5.6 眼图及时域均衡眼图及时域均衡学习幻灯中南大学通信原理重点：重点： 数字基带系统原理框图数字基带系统原理框图 单单/ /双、单归零双、单归零/ /双归零、差分、多电平的波形双归零、差分、多电平的波形和主要特点和主要特点 选码原则选码原则 AMI AMI码、码、HDB3HDB3码、双相码、码、双相码、CMICMI码等的编码等的编/ /译译 码间干扰及其产生的原因码间干扰及其产生的原因 眼图眼图 部分响应技术的解决部分响应技术的解决第五讲第五讲 数字基带传输数字基带传输学习幻

3、灯中南大学通信原理5.1 5.1 数字基带传输系统数字基带传输系统数字通信系统：数字通信系统： 数字频带传输系统数字频带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统 数字基带信号数字基带信号是指未经调制的数字信号，其频谱是指未经调制的数字信号，其频谱是低通型的。是低通型的。 基带基带是指未经调制变换的信号所占的频带是指未经调制变换的信号所占的频带不使用调制和解调装置，直接传输不使用调制和解调装置，直接传输数字基带信号数字基带信号的系统。的系统。相关概念：相关概念： 使用调制和解调装置，传输使用调制和解调装置，传输频带信号频带信号的系统。的系统。学习幻灯中南大学通信原理5.1 5.1 数字基带传输系

4、统数字基带传输系统数字通信系统模型：数字通信系统模型： (a)一般数字通信系统一般数字通信系统加加密密器器编编码码器器信信道道调调制制器器解解调调器器译译码码器器解解密密器器受受信信者者信信息息源源噪声源噪声源基带信号形基带信号形成器成器信道信道接收滤波器接收滤波器噪声源噪声源信信息息源源受受信信者者(b)数字基带传输系统数字基带传输系统学习幻灯中南大学通信原理5.1 5.1 数字基带传输系统数字基带传输系统数字通信系统模型：数字通信系统模型： (a)一般数字通信系统一般数字通信系统加加密密器器编编码码器器信信道道调调制制器器解解调调器器译译码码器器解解密密器器受受信信者者信信息息源源噪声源噪

5、声源(b)数字基带传输系统数字基带传输系统基带基带脉冲出脉冲出基带基带脉冲入脉冲入码形码形变换器变换器发送发送滤波器滤波器信道信道匹配匹配滤波器滤波器均衡器均衡器采样采样判决器判决器噪声源噪声源同步提取同步提取学习幻灯中南大学通信原理5.1 5.1 数字基带传输系统数字基带传输系统研究数字基带传输系统的原因：研究数字基带传输系统的原因： 近程数据通信系统中广泛采用近程数据通信系统中广泛采用基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输方式也有迅速发展的趋势基带传输中包含带通传输的许多基本问题基带传输中包含带通传输的许多基本问题任何一个采用线性调制的带通传输系统，可任何一个采用线性调制的带通传输系统，可

6、以等效为一个基带传输系统来研究。以等效为一个基带传输系统来研究。 学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型基本概念：基本概念：数数字字基基带带信信号号是是指指消消息息代代码码的的波波形形，它它是是用用不不同同的的电平或脉冲来表示相应的消息代码。电平或脉冲来表示相应的消息代码。码型码型用于表示待传送数字信息的电脉冲（数字基用于表示待传送数字信息的电脉冲（数字基带信号）的带信号）的形式形式。码型编码码型编码用合适的电脉冲表示数字信息（序列）。用合适的电脉冲表示数字信息（序列）。码型译码码型译码由接收到的基带信号恢复数字序列。由接收到的基带信号恢复数字序列

7、。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型数字基带信号的要求：数字基带信号的要求： 任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。波形都可以用于数字基带传输系统。设计数字基带信号码型的基本原则设计数字基带信号码型的基本原则：(1)(1)便于提取位定时信息便于提取位定时信息以便能提取码元同步用的信号分量。以便能提取码元同步用的信号分量。可采用定时时钟，保证同步提取线路可采用定时时钟，保证同步提取线路的稳定可靠的稳定可靠.学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码

8、型数字基带信号及常用码型数字基带信号的要求：数字基带信号的要求： 任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。波形都可以用于数字基带传输系统。设计数字基带信号码型的基本原则设计数字基带信号码型的基本原则：(2)(2)码型中应不含直流分量或低频分量尽量少码型中应不含直流分量或低频分量尽量少实际传输信道一般都是交流信道。实际传输信道一般都是交流信道。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型数字基带信号的要求：数字基带信号的要求： 任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号任意可

9、以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。波形都可以用于数字基带传输系统。设计数字基带信号码型的基本原则设计数字基带信号码型的基本原则：(3)(3)尽量少尽量减少传输码型中的高频分量，节省尽量少尽量减少传输码型中的高频分量，节省传输频带，提高频谱利用率，减少干扰。传输频带，提高频谱利用率，减少干扰。高高频频分分量量越越大大,对对邻邻近近线线路路产产生生的的干干扰扰就越严重。就越严重。较理想的传输码型的能量谱应较理想的传输码型的能量谱应集中在码束附近为好集中在码束附近为好学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型数字基带信号的

10、要求：数字基带信号的要求： 任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。波形都可以用于数字基带传输系统。设计数字基带信号码型的基本原则设计数字基带信号码型的基本原则：(4)(4)码型的变换过程与信源的统计特性无关。码型的变换过程与信源的统计特性无关。即即“1/0”码出现的概率为码出现的概率为0.5，不出现，不出现长连长连“1”或长连或长连“0”的情况。的情况。长长“1”或长或长“0”会带来较多的直流分会带来较多的直流分量，也不容易提取出同步信号来。量，也不容易提取出同步信号来。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数

11、字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型数字基带信号的要求：数字基带信号的要求： 任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。波形都可以用于数字基带传输系统。设计数字基带信号码型的基本原则设计数字基带信号码型的基本原则：(5)(5)具有一定的自检错能力具有一定的自检错能力能检测出基带信号码流中的错误状态。能检测出基带信号码流中的错误状态。便便于于实实时时监监测测传传输输系系统统信信号号的的传传输输质质量量，有利于基带传输系统的维护与使用。有利于基带传输系统的维护与使用。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带

12、信号及常用码型数字基带信号及常用码型数字基带信号的要求：数字基带信号的要求： 任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。波形都可以用于数字基带传输系统。设计数字基带信号码型的基本原则设计数字基带信号码型的基本原则：(6)(6) 应具有尽可能高的传输效率应具有尽可能高的传输效率在一定的传码速率下具有较高的传信速率。在一定的传码速率下具有较高的传信速率。(7)(7) 编译码设备应尽量简单编译码设备应尽量简单学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型数数字字基基带带信信号号(以以下

13、下简简称称为为基基带带信信号号)的的类类型型有有很很多多，常常见见的的有有矩矩形形脉脉冲冲、三三角角波波、高高斯斯脉脉冲冲和和升升余余弦弦脉脉冲冲等。等。应应用用最最广广泛泛的的、最最简简单单的的是是矩矩形形脉脉冲冲，因因为为矩矩形形脉脉冲易于形成和变换冲易于形成和变换。 学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型5.2.15.2.1常见的矩形脉冲基带信号：常见的矩形脉冲基带信号： 单极性不归零波形（单极性不归零波形（NRZNRZ码）码） 单极性归零波形（单极性归零波形（RZRZ码）码） 双极性不归零波形（双极性不归零波形（N NB BZ Z码）码）

14、双极性归零波形（双极性归零波形（B BZ Z码）码） 差分码波形差分码波形( (差分码差分码) ) 多电平波形多电平波形( (多元码多元码) )学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型单极性：编码脉冲幅度为单极性：编码脉冲幅度为+A+A或或0 0双极性：编码脉冲幅度为双极性：编码脉冲幅度为+A+A或或-A-A非归零非归零NRZ:NRZ:脉冲幅度在整个位期间保持不变。脉冲幅度在整个位期间保持不变。归零归零RZ:RZ:脉冲幅度在整个脉冲幅度在整个位期间位期间持续一段时间持续一段时间 后后回到回到0 0相关概念：相关概念：码元宽度码元宽度占空比占空比伪三进

15、制信号伪三进制信号学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型单极性不归零波形（单极性不归零波形（NRZNRZ码）码） 1 1正电平、正电平、0 0零电平。零电平。在一个码元的持续期间电平值不归零在一个码元的持续期间电平值不归零思考：单极性不归零码的缺点？思考：单极性不归零码的缺点？ 改进的方法？改进的方法？优点优点：发送能量大，有利于提高接收端信噪比；占用频带较窄发送能量大，有利于提高接收端信噪比；占用频带较窄 学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型单极性不归零波形（单极性不归零波形（NRZNRZ码）码）

16、缺点缺点：(1) (1) 有直流分量有直流分量； (2) (2) 不能直接提取不能直接提取位同步信息位同步信息； (3)(3)判决门限取在判决门限取在1 1码电平的一半，码电平的一半，抗噪性能差抗噪性能差。应用：应用：极短距离传输。很多终端设备输出的都是这种码。极短距离传输。很多终端设备输出的都是这种码。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型1 1正电平、正电平、0 0负电平，在一个码元的持续期间电负电平，在一个码元的持续期间电平值不归零。平值不归零。双极性不归零波形（双极性不归零波形（双极性不归零波形（双极性不归零波形（NBZNBZNBZNBZ码

17、）码）码）码） 优点优点( (除单极性归零码的优点外除单极性归零码的优点外) )：1 1）直流分量小，当二进制符号）直流分量小，当二进制符号“1 1”、“0 0”等概率出现时，等概率出现时，无直流成分；无直流成分；2 2）接收端判决门限为）接收端判决门限为0 0，容易设置且稳定，抗干扰能力强。，容易设置且稳定，抗干扰能力强。缺点？缺点？ 学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型1 1正电平、正电平、0 0负电平，在一个码元的持续期间电负电平，在一个码元的持续期间电平值不归零。平值不归零。双极性不归零波形（双极性不归零波形（双极性不归零波形（双极性不归

18、零波形（NBZNBZNBZNBZ码）码）码）码） 缺点：缺点：1 1）当）当“1 1”和和“0 0”出现概率不相等时，有直流成份；出现概率不相等时，有直流成份；2 2）不能直接提取）不能直接提取位同步信息位同步信息；应用：应用：有线和电缆信道中的传输。有线和电缆信道中的传输。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型单极性归零波形（单极性归零波形（单极性归零波形（单极性归零波形（RZRZRZRZ码）码）码）码） 单极性波形的归零形式单极性波形的归零形式特点特点：电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电位，电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电位，

19、有利于获取同步分量有利于获取同步分量；应用：应用：作为过渡码型，以提取同步信号。作为过渡码型，以提取同步信号。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型双极性归零波形（双极性归零波形（双极性归零波形（双极性归零波形（B B B BZ Z Z Z码）码）码）码） 双极性波形的归零形式双极性波形的归零形式特点特点：在一个码元的持续期间电平值归零，对应每一符号都有在一个码元的持续期间电平值归零，对应每一符号都有零电位的间隙产生。即：脉冲宽度比码元持续时间短。零电位的间隙产生。即：脉冲宽度比码元持续时间短。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及

20、常用码型数字基带信号及常用码型双极性归零波形（双极性归零波形（双极性归零波形（双极性归零波形（B B B BZ Z Z Z码）码）码）码） 优点：优点：（1）优越的比特同步能力；（自同步方式）优越的比特同步能力；（自同步方式）（2）判决门限为）判决门限为0，抗干扰能力强。，抗干扰能力强。（3）不含直流成分（当）不含直流成分（当1、0两个码元的概率相等时）两个码元的概率相等时）应用：应用：广泛广泛学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型差分码波形差分码波形差分码波形差分码波形（1 1差分码）差分码） 用前后码元电平的极性变化来传送信息。用前后码元电平的

21、极性变化来传送信息。“1” - 相邻码元电平值相邻码元电平值 跳变跳变“0” - 相邻码元电平值相邻码元电平值 保持保持 思考；如何画思考；如何画0 0差分码？差分码？ 学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型多电平波形多电平波形多电平波形多电平波形 多于一个二进制符号对应一个脉冲的波形多于一个二进制符号对应一个脉冲的波形特点特点：一个脉冲可以代表多个二进制符号，主要应用在高速一个脉冲可以代表多个二进制符号，主要应用在高速率数据传输系统中率数据传输系统中学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型5.2.25.

22、2.2常用码型：常用码型： 差分码差分码 AMI AMI码（信号极性交替码）码（信号极性交替码） HDB3 HDB3码（三阶高密度双极性码）码（三阶高密度双极性码） 4B3T 4B3T码（分组变换码）码（分组变换码） Manchester Manchester码码( (曼彻斯特码曼彻斯特码/ /双向码双向码) ) CMI CMI码（信号反转码）码（信号反转码）学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型又叫又叫“相对码相对码”，通过前后码元的相对变化关系，通过前后码元的相对变化关系反应原信息序列的反应原信息序列的1码和码和0码。码。发生变化发生变化: 1

23、-0或或0-1定义为信码中的定义为信码中的1码（或码（或0码）；码）；未发生变化未发生变化: 0-0或或1-1定义为定义为0码（或码（或1码）码）差分码差分码差分码差分码1差分码（差分码（传号传号差分码）：差分码）： 遇遇“1”跳变跳变， 遇遇“0”不跳变不跳变学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型差分码差分码差分码差分码学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型差分码差分码差分码差分码差分码编码差分码编码(a)与译码与译码(b)电路电路 可以消除设备初始状态的影响可以消除设备初始状态的影响,适于解决信道传

24、输适于解决信道传输中的极性模糊现象（相移键控信号解调时的相位模中的极性模糊现象（相移键控信号解调时的相位模糊问题）糊问题）学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型ManchesterManchesterManchesterManchester码码码码别称：别称：曼彻斯特码、数字双相码、分相码曼彻斯特码、数字双相码、分相码 编码规则编码规则：“0”码用码用“01”两位码表示，两位码表示， “1”码用码用“10 ”两位码表示两位码表示1和和0的方波相位相反（一个周期的方波表示的方波相位相反（一个周期的方波表示“1”，而用它的反相波形表示，而用它的反相波形

25、表示“0” ），是双极性），是双极性NRZ脉冲脉冲(用单极性用单极性NRZ与定时信号的模二和来产生。与定时信号的模二和来产生。即在中心部位跳变，用即在中心部位跳变，用“|_”表示表示“1”码，用码，用“_|”表示表示“0”码。码。)学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型ManchesterManchesterManchesterManchester码码码码例：例：消息代码：消息代码： Manchester码：码： Manchester码波形：码波形： 特点：特点：1）含位定时信息含位定时信息，码元周期的中心点存在电平跳变，码元周期的中心点存在电平跳

26、变2）无直流分量无直流分量，正、负电平各半，编码也简单，但这是用频，正、负电平各半，编码也简单，但这是用频带加倍的代价换来的带加倍的代价换来的 3）禁用码禁用码“00”和和“11”,不会出现不会出现3个以上相同连码个以上相同连码,可用可用于宏观检错于宏观检错+A-A0应用应用：以太网的线路传输码：以太网的线路传输码学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型差分差分差分差分ManchesterManchesterManchesterManchester码码码码编码规则编码规则：码元中间有跳变用于同步；码元中间有跳变用于同步；码元码元开始处是否有跳变开始处

27、是否有跳变编码编码：有有跳变为跳变为“”，无无跳变为跳变为“”011010010110+A-A0例例:消息代码：消息代码： 差分差分Manchester码波形：码波形： 010100差分差分Manchester码：码： 应用应用：数据通信的令牌网：数据通信的令牌网学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型MillerMillerMillerMiller码码码码编码规则编码规则：1码在位码在位中间中间跳变跳变(用用10或或01表示表示)；0码在位码在位中间中间不跳变不跳变(用用“00”或或11表示表示),且与且与1码相邻码元的码相邻码元的边界处边界处也也

28、不跃变不跃变，但，但连续连续0码码的的边界处边界处跳变一次跳变一次密勒码，又称密勒码，又称延迟调制延迟调制，它是，它是数字双相码的变型数字双相码的变型，即，即双相码下降沿跃变。双相码下降沿跃变。用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型MillerMillerMillerMiller码码码码例例:消息代码：消息代码： Miller码波形：码波形： 100110Miller码码： 说明：说明： 0码码在位中间不跳变在位中间不跳变; 1码码在位中间跳变在位中间跳

29、变 连续连续“1”之间之间不出现跳变不出现跳变 代码代码 “1” 与代码与代码 “0”之间之间不跳变不跳变 连续连续“0”之间出现跳变之间出现跳变101100100100+A-A0学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型MillerMillerMillerMiller码码码码特点特点：1）可用于误码检错可用于误码检错（实际脉冲最大宽度为（实际脉冲最大宽度为2个码元个码元宽度，最小为宽度，最小为1个码元宽度）；个码元宽度）；2）直流分量很小直流分量很小；3）频带宽度频带宽度约为数字双相码的一半；约为数字双相码的一半；应用应用：用于气象卫星和磁记录，低速

30、基带数传机中用于气象卫星和磁记录，低速基带数传机中学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型CMICMICMICMI码码码码( ( ( (传号反转码传号反转码传号反转码传号反转码) ) ) )编码规则编码规则：“1 1”（传号）（传号）- - 传输码传输码 “1111” 或或 “0000”“0 0”（空号）（空号）- - 传输码传输码 “0101”代码代码 “1 1” 对应的传输码对应的传输码 “1111” 、 “0000”交替出现交替出现110101001101+A-A0例例:消息代码：消息代码： CMI码波形：码波形： 100110CMI码码： 学

31、习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型CMICMICMICMI码码码码( ( ( (传号反转码传号反转码传号反转码传号反转码) ) ) )特点：特点：1 1）CMICMI码没有直流分量；码没有直流分量；2 2）含有位定时信息）含有位定时信息【CMICMI码有较多的电平跃变码有较多的电平跃变】3 3）具有检测错误的能力（禁用码为）具有检测错误的能力（禁用码为 “1010”，不会出现不会出现4 4个以上的连码）个以上的连码） 应用：应用：ITU-TITU-T推荐为推荐为脉冲编码调制四次群的接口码型；脉冲编码调制四次群的接口码型；速率低于速率低于8448K

32、b/s8448Kb/s的光纤数字传输系统的光纤数字传输系统学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型练习：画出练习：画出110010100110010100的双相码、密勒码和的双相码、密勒码和CMICMI码的码的波形波形学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型AMIAMIAMIAMI码码码码别称：别称： 信号极性交替码信号极性交替码 传号交替反转码、传号交替反转码、 平衡对称波形、平衡对称波形、 伪三电平码伪三电平码/伪三进制码、伪三进制码、 1B1T码码编码规则编码规则：把单极性脉冲序列中相邻的把单极性脉冲

33、序列中相邻的“1”交替变为极性为交替变为极性为“1”和和“1”的脉冲，的脉冲，“0”保持不变。保持不变。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型AMIAMIAMIAMI码码码码优点优点：无直流成分，且零频附近低频分量小无直流成分，且零频附近低频分量小; 编码规则简单，错码容易发现编码规则简单，错码容易发现缺点缺点：连连“0”码过多时，提取同步困难；码过多时，提取同步困难；传输效率低传输效率低应用应用：北美系列的：北美系列的1、2、3次群接口码均使用次群接口码均使用AMI码。码。为了克服连为了克服连0码过多的弊病，可以码过多的弊病，可以采用采用HDB3

34、码码例：例：消息代码：消息代码： AMI码：码： AMI 波形：波形： 63%学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型HDB3码码码码编码规则编码规则：当连当连“0”个数不大于个数不大于3时，编码规律同时，编码规律同AMI码；码；当连当连“0”个数超过个数超过3个时，把连个时，把连“0”段段按按4个个“0”分节分节，称为称为破坏节破坏节；把第；把第4个个“0”变为变为“1”，用，用“V”脉冲表示，脉冲表示，称为称为破坏点破坏点；V脉冲和前一个脉冲和前一个“1”码脉冲极性相同码脉冲极性相同破坏脉破坏脉冲冲；为使脉冲序列不含直流分量，为使脉冲序列不含直流

35、分量，相邻相邻V脉冲极性交替脉冲极性交替。为保证前面两点成立，必须使相邻两个为保证前面两点成立，必须使相邻两个V脉冲之间有奇数个脉冲之间有奇数个“1”码。若原序列中两破坏点之间码。若原序列中两破坏点之间“1”个数为偶数个，则个数为偶数个，则必须将破坏节中的第必须将破坏节中的第1个个“0”变为变为“1”，用，用B脉冲表示，极脉冲表示，极性与前一个性与前一个“1”极性相反；在出现极性相反；在出现B_V符号对后，让后面的符号对后，让后面的非非“0”符号从符号从V脉冲开始，再交替变换；脉冲开始，再交替变换；B脉冲称为脉冲称为补偿脉冲。补偿脉冲。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用

36、码型数字基带信号及常用码型例例1：消息代码：消息代码： AMI码：码： HDB3码：码： HDB3码码码码当连当连“0”个数超过个数超过3时，时，4个连个连“0”作一节作一节, 改为改为“000V”或或“B00V”“000V”-两个两个“V”码之间有奇数个信码码之间有奇数个信码“1”“B00V”-两个两个“V”码之间有偶数个信码码之间有偶数个信码“1”学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型HDB3码码码码例例2（分析分析） 练习：已知信息码是110000000000101，分别求AMI码和HDB3码学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信

37、号及常用码型数字基带信号及常用码型HDB3码码码码优点：优点：无直流、低频成分少。无直流、低频成分少。易于提取同步信息。易于提取同步信息。缺点：缺点：编译码复杂。编译码复杂。应用：应用：ITU-T推荐为推荐为PCM二、三、四次群信号选用的码型二、三、四次群信号选用的码型解码规则：解码规则：1）找出前后两个脉冲同极性，就可以找出）找出前后两个脉冲同极性，就可以找出V码码，将将V码码还原成还原成0码码。2）找出除）找出除V码前面的码前面的B码码，还原成还原成0码码。3）将其他码元进行全波整流，即将）将其他码元进行全波整流，即将1，1均变均变为为1，则变换后的码流就是原始的信息码。，则变换后的码流就

38、是原始的信息码。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型AMI码和码和HDB3码都属于码都属于码都属于码都属于1B/1T1B/1T1B/1T1B/1T码码码码nBmT码码：将：将n个二进制码变换成个二进制码变换成m个三进制码的新码个三进制码的新码组，且组，且m n。1B1T:被广泛用作脉冲编码调制的线路传输码型。被广泛用作脉冲编码调制的线路传输码型。例：例：4B3T码码，它把，它把4个二进制码变换成个二进制码变换成3个三进制码。个三进制码。显然，在相同的码速率下，显然，在相同的码速率下，4B3T码的信息容量大于码的信息容量大于1B1T，因而可提高频带

39、利用率。，因而可提高频带利用率。学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型nBmBnBmBnBmBnBmB码码码码/ / / /块编码块编码 nBmB码码是二进制的线路码是二进制的线路码编码规则：编码规则：把原信息码流的把原信息码流的n位二进制码位二进制码作为一组，编作为一组，编成成m位二进制码位二进制码的新码组。通常的新码组。通常mn 新新码码组组可可能能有有2 2m m种种组组合合，由由于于m mn n，故故多多出出( (2 2m m-2-2n n) )种种组组合合。从从中中选选择择一一部部分分有有利利码码组组作作为为可可用用码码组组，其其余余为为

40、禁用码组禁用码组，以获得好的编码性能。，以获得好的编码性能。 在在光光纤纤数数字字传传输输系系统统中中，通通常常选选择择m mn+1n+1，有有1B2B1B2B码码、2B3B2B3B、3B4B3B4B码码以以及及5B6B5B6B码码等等，其其中中，5B6B5B6B码码型型已已实实用化，用作三次群和四次群以上的线路传输码型。用化，用作三次群和四次群以上的线路传输码型。 学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型nBmBnBmBnBmBnBmB码码码码/ / / /块编码块编码 5B6B5B6B码：码：将信码流中每五位码元分为一组，然后再将将信码流中每五位

41、码元分为一组，然后再将这五位码变换为六位码。这五位码变换为六位码。码流码流“平衡平衡”情况的分析：情况的分析：平衡码组：六位码中含有三个平衡码组：六位码中含有三个“1”三个三个“0”的共的共20组组。不平衡码组中含四个不平衡码组中含四个“1”两个两个“0”或四个或四个“0”两个两个“1”的各有的各有15个。个。在在5B6B码中只各从中选用了码中只各从中选用了12组组。一般将这一般将这24个码组分为正、负两种模式，正模式中个码组分为正、负两种模式，正模式中“1”的个数多，负模式中的个数多，负模式中“0”的个数多。的个数多。正、负模式交替使用正、负模式交替使用，保持信码流中，保持信码流中“0”和和

42、“1”的出的出现概率相同，从而保持直流分量稳定。现概率相同，从而保持直流分量稳定。余余20个码组个码组用于用于误码监测误码监测。学习幻灯26 七月 2024数字通信原理三、nBmB码49学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型nBmBnBmBnBmBnBmB码码码码/ / / /块编码块编码 5B6B5B6B码的特点：码的特点：最大连最大连“0”及连及连“1”个数为个数为5；累积的累积的“1”“0”码个数差值在码个数差值在-3,+3之间，可用之间，可用于误码检测；于误码检测；低频分量小，有利于定时信号提取，便于提取码组低频分量小，有利于定时信号提取，

43、便于提取码组同步信号；同步信号；具有较高的传输效率具有较高的传输效率思考：前面讲过的码型哪些属于思考：前面讲过的码型哪些属于nBmB码？码？Manchester码和码和CMI码统称为码统称为1B2B码型码型学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型练习：画出练习：画出0100001100000101001000011000001010的单极的单极性性NRZNRZ码、双极性码、双极性NRZNRZ码、单极性码、单极性RZRZ码、码、双极性双极性RZRZ码、差分码、双相码、码、差分码、双相码、AMIAMI码码和和HDBHDB3 3码的波形码的波形学习幻灯图图

44、 数字基带信号码型数字基带信号码型(a) 单极性单极性(NRZ)码码 ；(b) 双极性双极性(NRZ)码；码；(c) 单极性单极性(RZ)码；码；(d) 双极性双极性(RZ)码；码；(e) 差分码；差分码；(f) 交替极性码交替极性码(AMI)；(g) 三阶高密度双极性码三阶高密度双极性码 (HDB3)；(h) 双相码；双相码；波形不唯一！波形不唯一！52学习幻灯中南大学通信原理5.2 5.2 数字基带信号及常用码型数字基带信号及常用码型各种码型的主要特点比较各种码型的主要特点比较各种码型的主要特点比较各种码型的主要特点比较码型码型“1”码码“0”码码禁用禁用码码检错检错能力能力定位定位信息信

45、息直流直流成份成份说明说明NRZ10无无无无无无双极性双极性无无单极单极RZ1000无无无无有有(弱弱)有有占空比占空比1双极双极RZ10-10无无2以上以上有有无无占空比占空比Vd时，判时，判ak为为“1”显然，只有当码间串扰值和噪声显然，只有当码间串扰值和噪声足够小时，才能基本保证上述判足够小时，才能基本保证上述判决的正确决的正确 当当 r(kTs+t0) Vd时，判时，判ak为为“0”判决门限判决门限Vd学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件 理论上，基带系统是理论上，基带系统是低通带限系统低通带限系统，它的冲击响应，它的冲击响应必定是必

46、定是具有无限长的拖尾具有无限长的拖尾，从而对其他码元的取样时刻，从而对其他码元的取样时刻产生干扰。产生干扰。 码间干扰是一种仅与码间干扰是一种仅与信道传输特性信道传输特性有关的一种干扰有关的一种干扰。码间干扰产生的原理码间干扰产生的原理码间干扰产生的原理码间干扰产生的原理 码间干扰的消除码间干扰的消除码间干扰的消除码间干扰的消除 脉冲波形经过信道传输，产生失真是在所难免的。脉冲波形经过信道传输，产生失真是在所难免的。但是但是只要能保证只要能保证在本码元的采样判决时刻，其他码元的在本码元的采样判决时刻，其他码元的干扰为干扰为0 0，就可认为无码间干扰。，就可认为无码间干扰。学习幻灯中南大学通信原

47、理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件无码间干扰的基带传输系统无码间干扰的基带传输系统无码间干扰的基带传输系统无码间干扰的基带传输系统 (1) 瞬时抽样值满足：瞬时抽样值满足： 令令k=j-k， 并考虑到并考虑到k也为整数，可用也为整数，可用k表示，表示， 通通过过合合理理地地选选择择信信号号的的波波形形和和信信道道的的特特性性达达到到以上两个条件。以上两个条件。(2) h(t)尾部衰减快。尾部衰减快。 学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件理想低通传输系统理想低通传输系统理想低通传输系统理想低通传输系统 理想低通传

48、输系统的传输函数为理想低通传输系统的传输函数为 :学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件奈奎斯特奈奎斯特奈奎斯特奈奎斯特( ( ( (NyquistNyquistNyquistNyquist) ) ) )第一准则：第一准则：第一准则：第一准则：1）当理想低通的带宽为当理想低通的带宽为W(W=fW(W=f0 0/2Hz),/2Hz),而传码率为而传码率为R RB B波特波特时，即时，即 在在kTs时刻取样时刻取样可做到可做到无无码间码间干干扰扰2）T Ts s= = 是做到无是做到无码间码间干干扰扰的最小的的最小的码码元元宽宽度，称度，称为为奈奎

49、斯特奈奎斯特间间隔隔, , 最大的无最大的无码间码间干干扰扰的的传码传码速率称速率称为为奈奎斯特速率奈奎斯特速率3)3)小于小于2W2W的的传码传码速率速率时时，并不意味着一定无，并不意味着一定无码间码间干干扰扰。只。只能是在能是在2W2W的的整数分之一整数分之一的速率下，才能做到无的速率下，才能做到无码间码间干干扰扰。4)4)系系统统的的最大最大频带频带利用率利用率为为2 2波特波特/Hz/Hz。本本质质：在离散取：在离散取样样点上做到无点上做到无码间码间干干扰扰！学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件思考思考思考思考例：理想低通带宽为例：理

50、想低通带宽为1000Hz1000Hz，为了不产生码间串扰，为了不产生码间串扰，下面哪些速率可以传输？频带利用率为多少？下面哪些速率可以传输？频带利用率为多少？1 1、6000B 6000B 2 2、1500B 1500B 3 3、800B 800B 4 4、400B 400B 5 5、150B150B学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件等效理想低通系统等效理想低通系统等效理想低通系统等效理想低通系统学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件 若若实际低通实际低通Heq(Heq() )能能等效等效为

51、为一个理想低通一个理想低通，如果如果以等效以等效带宽带宽W W两倍的速率两倍的速率R RB B 传输传输，则则可以做可以做到到无无码间码间干干扰扰。这时这时的的传码传码速率速率R RB B 也是最大的也是最大的无无码间码间干干扰扰的的传码传码速率。速率。这这个等效个等效带宽带宽W W则则称称为为奈奎斯特奈奎斯特带宽带宽，其最大的无，其最大的无码间码间干干扰扰的的传码传码速速率称率称为为奈奎斯特速率，而奈奎斯特速率，而这时这时的的T Tb b称称为为奈奎斯奈奎斯特特间间隔。隔。 奈奎斯特无码间干扰准则：奈奎斯特无码间干扰准则：奈奎斯特无码间干扰准则：奈奎斯特无码间干扰准则：如何如何寻寻求求这这个

52、个“等效等效”的理想低通？的理想低通？学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件 即即 应能等效为一个理想低通，此时带宽为应能等效为一个理想低通，此时带宽为1/21/2T Tb b（即角频率为即角频率为/T/Tb b）。）。 基本方法：将实际的基本方法：将实际的H()H()按一定的间隔大小（以按一定的间隔大小（以=0=0为为中心）等间隔分段，并将各分段平移到中心）等间隔分段，并将各分段平移到i=0i=0的位置上迭加。的位置上迭加。如果能在如果能在0 0段叠加为一条直线（即在段叠加为一条直线（即在0 0段的段的H()H() 为常数）为常数），则该传输

53、特性能够满足无码间干扰，并且能够由间隔，则该传输特性能够满足无码间干扰，并且能够由间隔的大小确定奈奎斯特间隔的大小确定奈奎斯特间隔T Tb b和奈奎斯特速率和奈奎斯特速率R RB B。 间隔的大小即式中的间隔的大小即式中的等效理想低通系统等效理想低通系统等效理想低通系统等效理想低通系统学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件升余弦低通等效过程升余弦低通等效过程升余弦低通等效过程升余弦低通等效过程 思考：思考：截止角截止角频频率率奈奎斯特速率奈奎斯特速率频带频带利用率利用率传输传输性性质质？学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的

54、条件码间干扰及无码间干扰的条件升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性 使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降,这称为这称为“滚降滚降”。滚降滚降指信号的频域过渡或频域衰减特性。指信号的频域过渡或频域衰减特性。升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性H()可表示为可表示为 定义滚降系数：定义滚降系数： 学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性 1、滚降低通的幅频特性以、滚降低通的幅频特性以 点成奇对称滚降点成奇对称滚降

55、2、带宽可用通式表示为：、带宽可用通式表示为：3、都可以等效为带宽为、都可以等效为带宽为B的理想低通特性。的理想低通特性。3、都可实现最高传输速率、都可实现最高传输速率 RB = 2B 的基带信号的无码间干扰传输。的基带信号的无码间干扰传输。4、频带利用率为：、频带利用率为： 学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性 H(w)表达式表达式 冲激响应函数冲激响应函数h(t)h(t)表达式表达式学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条

56、件升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性 不同不同滚滚降系数余弦特性的降系数余弦特性的H()及冲激响及冲激响应应曲曲线线 学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件=1=0.5t / T1230 随随增加增加,零点间波零点间波形振荡起伏形振荡起伏变小变小,波形衰减与波形衰减与1/t3成成正比正比随随增加增加,频带宽度也增加频带宽度也增加0fTs=0=0.5=1=0学习幻灯中南大学通信原理5.35.3码间干扰及无码间干扰的条件码间干扰及无码间干扰的条件与带宽、频带利用率的关系：与带宽、频带利用率的关系：1、0时，为理

57、想低通基带系统，时，为理想低通基带系统，B=1/(2T) =(1/2)Rs, s=2 baud/Hz2、1时，频带带宽最大，为理想带宽时，频带带宽最大，为理想带宽2倍，倍，B=1/T=Rs, s=1 baud/Hz3、一般情况，、一般情况， B=(1) Rs/2,s=2/(1) baud/Hz升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性升余弦滚降传输特性 学习幻灯中南大学通信原理5.4 5.4 部分响应系统部分响应系统 高的频带利用率和无码间干扰是矛盾的。能否寻求一种可实现的传输系统，它既能使频带利用率提高到理论上的最大值，又可降低对定时取样精度的要求；它允许存在一定的、受控制的符号

58、间干扰，以便在接收端可以予以消除。这类系统称为部分响应系统。 学习幻灯中南大学通信原理5.4 5.4 部分响应系统部分响应系统第第第第类部分响应波形类部分响应波形类部分响应波形类部分响应波形 虽虽然然波波形形 “拖拖尾尾”严严重重，但但可可以以发发现现相相距距一一个个码码元元间间隔隔的的两两个个 波波形形的的“拖拖尾尾”刚刚好好正正负负相相反反，利利用用这这样样的的波波形形组组合合肯肯定定可可以以构构成成“拖拖尾尾”衰衰减减很很快快的的脉脉冲波形。冲波形。学习幻灯中南大学通信原理5.4 5.4 部分响应系统部分响应系统第第第第类部分响应波形类部分响应波形类部分响应波形类部分响应波形可可用用两两

59、个个间间隔隔为为一一个个码码元元长长度度Ts的的 的的合合成成波波形形g(t)来代替来代替 。g(t)幅幅度度约约与与t2成成反反比比，而而抽抽样样脉脉冲冲与与t成成反反比比，所所以，合成波的以，合成波的衰减速度加快衰减速度加快了了。学习幻灯中南大学通信原理5.4 5.4 部分响应系统部分响应系统第第第第类部分响应系统的冲激响应及传递函数类部分响应系统的冲激响应及传递函数类部分响应系统的冲激响应及传递函数类部分响应系统的冲激响应及传递函数 频谱范围频谱范围传输带宽传输带宽频带利用率频带利用率频带利用率达到传输二元码时理论最大值频带利用率达到传输二元码时理论最大值学习幻灯中南大学通信原理5.4

60、5.4 部分响应系统部分响应系统 用用g g(t)(t)作作为为传传送送波波形形，且且码码元元间间隔隔为为T Ts s，则则在在抽抽样样时时刻刻上上仅仅发发生生发发送送码码元元的的样样值值将将受受到到前前一一码码元元的的相相同同幅幅度度样样值值的的串串扰扰，而而与与其其他他码码元元不不会会发发生生串串扰扰。表表面面上上看看，由由于于前前后后码码元元的的串串扰扰很很大大，似似乎乎无无法法按按1 1T Ts s的的速速率率进进行行传传送送。但但由由于于这这种种“串串扰扰”是是确确定定的的、可可控控的的，在在收收端端可可以以消消除除掉掉，故故仍仍可按可按1 1T Ts s传输速率传送码元。传输速率传

61、送码元。由由于于存存在在前前一一码码元元留留下下的的有有规规律律的的串串扰扰，如如前前一一码码元元出出错错，则则可可能能会会造造成成误误码码的的传传播播（或扩散）（或扩散）。预编码预编码预编码预编码- - - -相关编码相关编码相关编码相关编码- - - -模模模模2 2 2 2判决判决判决判决部分响应系统部分响应系统部分响应系统部分响应系统学习幻灯中南大学通信原理5.5.6 6 数字基带传输系统的性能数字基带传输系统的性能【注】针对无码间干扰的数字基带传输系统。学习幻灯中南大学通信原理5.5.6 6 数字基带传输系统的性能数字基带传输系统的性能学习幻灯中南大学通信原理5.5.6 6 数字基带

62、传输系统的性能数字基带传输系统的性能学习幻灯中南大学通信原理5.5.6 6 眼图及时域均衡眼图及时域均衡在在实实际际信信道道中中，传传输输特特性性总总是是偏偏离离理理想想情情况况。特特别别是是信信道道特特性性不不完完全全确确定定时时，得得不不到到定定量量分分析析方法。方法。在在实实际际工工作作中中，常常用用示示波波器器来来观观察察接接收收信信号号波形以判决系统的传输质量。波形以判决系统的传输质量。 所谓所谓眼图眼图，就是指基带系统的输出信号在，就是指基带系统的输出信号在示波器上显示的图形，因为在传输二进制信号示波器上显示的图形，因为在传输二进制信号波形时，它很像人的眼睛。波形时，它很像人的眼睛

63、。学习幻灯中南大学通信原理5.5.6 6 眼图及时域均衡眼图及时域均衡1.1.均衡均衡：对系统的传输函数：对系统的传输函数H(w)H(w)进行校正，使系进行校正，使系统接近无码间串扰的传输特性，称为均衡。统接近无码间串扰的传输特性，称为均衡。2.2.均衡器均衡器：实现均衡的滤波器称为均衡器。：实现均衡的滤波器称为均衡器。3.3.均衡可分为均衡可分为频域均衡频域均衡和和时域均衡时域均衡。频频域域均均衡衡：校校正正系系统统的的频频率率特特性性出出发发，使使包包括括均均衡衡器器在在内内的的基基带带系系统统的的总总特特性性满满足足无无失失真真传传输输条条件；运用在模拟通信系统中。件；运用在模拟通信系统中。时时域域均均衡衡：校校正正系系统统的的传传输输波波形形，使使其其满满足足无无码码间串扰条件；运用于数字通信系统中。间串扰条件；运用于数字通信系统中。 均衡相关概念：均衡相关概念：均衡相关概念：均衡相关概念：学习幻灯