4.1.1 数字基带信号的码型设计原则
所谓数字基带信号，就是消息代码的电脉冲表示――电波形。在实际基带传输系统中，并非所有的原始数字基带信号都能在信道中传输，例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变；再例如，一般基带传输系统都是从接收到的基带信号中提取位同步信号，而位同步信号却又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0” 符号，则基带信号可能会长时间出现0 电位，从而使位同步恢复系统难以保证位同步信号的准确性。实际的基带传输系统还可能提出其它要求，从而导致对基带信号也存在各种可能的要求。归纳起来，对传输用的基带信号的要求主要有两点：
（1 ）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；
（2 ）对所选的码型的电波形的要求，期望电波形适宜于在信道中传输。前一问题称为传输码型的选择，后一问题称为基带脉冲的选择。这是两个既彼此独立又相互联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。本节讨论前一问题，后一问题将在下面几节中讨论。传输码（常称为线路码）的结构将取决于实际信道的特性和系统工作的条件。概括起来，在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则：
(1)码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。
(2)码型中高频分量尽量少。这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还可以减少串扰。串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。
(3)码型中应包含定时信息。
(4)码型具有一定检错能力。若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测。
(5)编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即能适用于信源变化。这种与信源的统计特
性无关的性质称为对信源具有透明性。
(6)低误码增殖。对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称为误码增殖。
(7)高的编码效率。
(8)编译码设备应尽量简单。
上述各项原则并不是任何基带传输码型均能完全满足，往往是依照实际要求满足其中若干项。
数字基带信号的码型种类繁多，下面仅以矩形脉冲组成的基带信号为例，介绍一些目前常用的基本码型。
4.1.2 数字基带信号的常用码型
常用的数字基带传输码型有以下几种，它们的波形示于图4-1 。
1. 单极性非归零（NRZ ）码
单极性NRZ 码如图4-1 （ a ）所示。在表示一个码元时，二进制符号“1”和“0” 分别对应基带信号的正电平和零电平，在整个码元持续时间，电平保持不变。
单极性NRZ 码具有如下特点：
（1 ）发送能量大，有利于提高接收端信噪比；
（2 ）在信道上占用频带较窄；
（3 ）有直流分量，将导致信号的失真与畸变；且由于直流分量的存在，无法使用一些交流耦合的线路和设备；
（4 ）不能直接提取位同步信息（稍后将通过例题予以说明）；
（5 ）抗噪性能差。接收单极性NRZ 码的判决电平应取“1”码电平的一半。由于信道衰减或特性随各种因素变化时，接收波形的振幅和宽度容易变化，因而判决门限不能稳定在最佳电平，使抗噪性能变坏；
（6 ）传输时需一端接地。
由于单极性NRZ 码的诸多缺点，基带数字信号传输中很少采用这种码型，它只适合极短距离传输。
2. 双极性非归零（NRZ ）码
在此编码中，“1”和“0”分别对应正、负电平，如图4-1 （b ）所示。其特点除与单极性NRZ 码特点（1 ）、（2 ）、（4 ）相同外，还有以下特点：
（1 ）直流分量小。当二进制符号“1”、“0”等可能出现时，无直流成分；
（2 ）接收端判决门限为0 ，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强；
（3 ）可以在电缆等无接地线上传输。
双极性NRZ 码常在CCITT 的V 系列接口标准或RS-232 接口标准中使用。
图4-1 二进制数字基带信号码型
3. 单极性归零（RZ ）码
归零码是指它的有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电平，即还没有到一个码元终止时刻就回到零值的码型。
单极性归零码如图4-1 （c ）所示，在传送“l”码时发送1个宽度小于码元持续时间的归
零脉冲；在传送“0”码时不发送脉冲。脉冲宽度与码元宽度之比叫占空比。
单极性RZ 码与单极性NRZ 码比较，缺点是发送能量小、占用频带宽，主要优点是可以直接提取同步信号。此优点虽不意味着单极性归零码能广泛应用到信道上传输，但它却是其它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型。即对于适合信道传输的，但不能直接提取同步信号的码型，可先变为单极性归零码，再提取同步信号。}
4. 双极性归零（RZ ）码
双极性归零码构成原理与单极性归零码相同，如图4-1 （ d ）所示。“ 1”和“0” 在传输线路上分别用正和负脉冲表示，且相邻脉冲间必有零电平区域存在。
对于双极性归零码，在接收端根据接收波形归于零电平便可知道 1 比特信息已接收完毕，以便准备下一比特信息的接收。所以，在发送端不必按一定的周期发送信息。可以认为正负脉冲前沿起了启动信号的作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以经常保持正确的比特同步。即收发之间无需特别定时，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫自同步方式。双极性归零码具有双极性非归零码的抗干扰能力强及码中不含直流成分的优点，应用比较广泛。
5. 差分码
在差分码中，“1”、“0”分别用电平跳变或不变来表示。若用电平跳变来表示“1”，称为传号差分码（在电报通信中，常把“1”称为传号，把“0”称为空号），如图4-1 （e ）所示。若用电平跳变来表示“0”，称为空号差分码。由图可见，这种码型在形式上与单极性或双极性码型相同，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。差分码也称相对码，而相应地称前面的单极性或双极性码为绝对码。
差分码的特点是，即使接收端收到的码元极性与发送端完全相反，也能正确地进行判决。6. AMI 码
AMI 码的全称是传号交替反转码。此方式是单极性方式的变形，即把单极性方式中的“0”码仍与零电平对应，而“1”码对应发送极性交替的正、负电平，如图4-1 （ f ）所示。这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列（故叫伪三元序列），其优点如下：（1 ）在“1”、“0”码不等概率情况下，也无直流成分，且零频附近低频分量小。因此，对具有变压器或其它交流隅合的传输信道来说，不易受隔直特性的影响。
（2 ）若接收端收到的码元极性与发送端的完全相反，也能正确判决。
（3 ）便于观察误码情况。
此外，AMI 码还有编译码电路简单等优点，是一种基本的线路码，得到广泛使用。
不过，AMI 码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0 串，因而会造成提取定时信号的困难。
7. HDB 3 码
为了保持AMI 码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI 码，其中广泛为人们接受的解决办法是采用高密度双极性码HDB n 。三阶高密度双极性码HDB 3 码就是高密度双极性码中最重要的一种。
HDB 3 码的编码规则为：
（1 ）先把消息代码变成AMI 码，然后检查AMI码的连“0”串情况，当无3个以上连“0”码时，则这时的AMI 码就是HDB 3 码。
（2 ）当出现4 个或 4 个以上连0 码时，则将每4 个连“0”小段的第4个“0”变换成“非0”码。这个由“0”码改变来的“非0”码称为破坏符号，用符号V 表示，而原来的二进制
码元序列中所有的“l”码称为信码，用符号B 表示。当信码序列中加入破坏符号以后，信码B 与破坏符号V 的正负必须满足如下两个条件：
①B 码和V 码各自都应始终保持极性交替变化的规律，以便确保编好的码中没有直流成分；
②V 码必须与前一个码（信码B ）同极性，以便和正常的AMI 码区分开来。如果这个条件得不到满足，那么应该在四个连“0”码的第一个“0”码位置上加一个与V 码同极性的补信码，用符号表示，并做调整，使B 码和码合起来保持条件①中信码（含B 及）极性交替变换的规律。
例如：
（a ）代码：0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1
（b ）AMI 码：0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1
（c ）加V ：0 +1 0 0 0 V+ -1 +1 0 0 0 V- 0 -1 0 +1
（d ）加B' 并调整B 及极性：
0 +1 0 0 0 V+ -1 +1 0 0 V- 0 +1 0 -1
（e ）HDB 3 ：0 +1 0 0 0 +1 –1 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理可以看出，每一破坏符号总是与前一非0符号同极性。据此，从收到的符号序列中很容易找到破坏点V，于是断定V符号及其前面的3个符号必定是连“0”符号，从而恢复4个连“0” 码，再将所有的＋ 1 、－1 变成“1”后便得到原信息代码。
HDB 3 的特点是明显的，它除了保持AMI 码的优点外，还增加了使连“0” 串减少至不多于3 个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是极为有利的。HDB 3 是CCITT 推荐使用的码型之一。
8. Manchester 码
Manchester（曼彻斯特）码又称为数字双相码或分相码。它的特点是每个码元用两个连续极性相反的脉冲来表示。如“l”码用正、负脉冲表示，“0”码用负、正脉冲表示，如图4-1 （g ）所示。该码的优点是无直流分量，最长连“0”、连“l”数为2，定时信息丰富，编译码电路简单。但其码元速率比输入的信码速率提高了一倍。
分相码适用于数据终端设备在中速短距离上传输。如以太网采用分相码作为线路传输码。分相码当极性反转时会引起译码错误，为解决此问题，可以采用差分码的概念，将数字分相码中用绝对电平表示的波形改为用电平相对变化来表示。这种码型称为条件分相码或差分曼彻斯特码。数据通信的令牌网即采用这种码型。
9. CMI 码
CMI 码是传号反转码的简称，其编码规则为：“1”码交替用“00”和“11”表示；“0”码用“01 ” 表示，图4-1 （h ）给出其编码的例子。CMI 码的优点是没有直流分量，且有频繁出现波形跳变，便于定时信息提取，具有误码监测能力。
由于CMI 码具有上述优点，再加上编、译码电路简单，容易实现，因此，在高次群脉冲编码调制终端设备中广泛用作接口码型，在速率低于8448kb/s 的光纤数字传输系统中也被建议作为线路传输码型。
除了图4-1 给出的线路码外，近年来，高速光纤数字传输系统中还应用到5B6B 码，其是将每5 位二元码输入信息编成 6 位二元码码组输出（分相码和CMl 码属于lB2B 类）。这种码型输出虽比输入增加20 ％的码速，但却换来了便于提取定时、低频分量小、同步迅速等优点。
10. 多进制码
上面介绍的是用得较多的二进制代码，实际上还常用到多进制代码，其波形特点是多个二进
制符号对应一个脉冲码元。图4-2 （a ）、（b ）分别画出了两种四进制代码波形。其中图4-2 （a ）为单极性信号，只有正电平，分别用＋3E 、＋2E 、＋E 、0 对应两个二进制符号（一位四进制）00 、01 、10 、11 ；而图4-2 （b ）为双极性信号，具有正负电平
，分别用+3E 、+E 、- E 、- 3E 对应两个二进制符号（一位四进制）00 、01 、10 、11 。由于这种码型的一个脉冲可以代表多个二进制符号，故在高数据速率传输系统中，采用这种信号形式是适宜的。多进制码的目的是在码元速率一定时可提高信息速率。
实际上，组成基带信号的单个码元波形并非一定是矩形的。根据实际的需要，还可有多种多样的波形形式，比如升余弦脉冲、高斯形脉冲等。
4.1.3 数字基带信号功率谱
不同形式的数字基带信号具有不同的频谱结构，分析数字基带信号的频谱特性，以便合理地设计数字基带信号，使得消息代码变换为适合于给定信道传输特性的结构，是数字基带传输必须考虑的问题。
在通信中，除特殊情况（如测试信号）外，数字基带信号通常都是随机脉冲序列。因为，如果在数字通信系统中所传输的数字序列是确知的，则消息就不携带任何信息，通信也就失去了意义。故我们面临的是一个随机序列的谱分析问题。
考察一个二进制随机脉冲序列。设脉冲、分别表示二进制码“ 0 ”和“1”,为码
元的间隔，在任一码元时间内，和出现的概率分别为和，则随机脉冲
序列可表示成
（4-1 ）
及不能完全相同，故，因此，连
及是
、、及给定后，随机脉冲序列功率谱就确定了。
。
图4-3 全占空矩形脉冲图4-4 单极性NRZ 信号的功率谱
则
代入式（4-3 ）并考虑到，得单极性NRZ 信号的功率谱密度为
（4-4 ）
单极性NRZ 信号的功率谱如图4-3 所示。可以看出：
（1 ）单极性NRZ 信号的功率谱只有连续谱和直流分量。
（2 ）由离散谱仅含直流分量可知，单极性NRZ 信号的功率谱不含可用于提取同步信
息的分量。
（3 ）由连续分量可方便求出单极性NRZ 信号的功率谱的带宽近似为（Sa 函数第一零点）
（4-5 ）
（4 ）时，上述结论依然成立（请读者自己考虑）。
例 4.2 求双极性NRZ 信号的功率谱，假定。
解对于双极性NRZ 信号，有
这里，也为图4-3 所示的高度为 1 、宽度为的全占空矩形脉冲。则
代入式（4-3 ）并考虑到，得双极性NRZ 信号的谱密度为
（4-6 ）
双极性NRZ 信号的功率谱如图4-5 所示。可以看出：
（1 ）双极性NRZ 信号的功率谱只有连续谱，不含任何离散分量。当然，也不含可用
于提取同步信息的分量。
（2 ）双极性NRZ 信号的功率谱的带宽同于单极性NRZ 信号，为
（4-7 ）
（3 ）时，双极性NRZ 信号的功率谱将含有直流分量，其特点与单极性NRZ 信号的功率谱相似（请读者自己考虑）。
例 4.3 求单极性RZ 信号的功率谱，假定。
解对于单极性RZ 信号，有
，
这里，为图4-6 所示的高度为1 、宽度为的矩形脉冲（占空比）。
图4-6 占空比为的矩形脉冲图4-7 单极性RZ 信号的功率谱
，得单极性
（
等处还存
分量。
（
时，上述结论依然成立（请读者自己考虑）。
。
双极性RZ 信号的功率谱如图4-8 所示。可以看出：
（1 ）双极性RZ 信号的功率谱只有连续谱，不含任何离散分量。当然，不含可用于提
取同步信息的分量。
（2 ）双极性RZ 信号的功率谱的带宽同于单极性RZ 信号，为
（4-11 ）
（3 ）时，双极性RZ 信号的功率谱将含有离散分量，其特点与单极性RZ 信号的功率谱相似（请读者自己考虑）。
通过上述讨论可知，分析随机脉冲序列的功率谱之后，就可知道信号功率的分布，根据主要功率集中在哪个频段，便可确定信号带宽，从而考虑信道带宽和传输网络（滤波器、均衡器等）的传输函数等等。同时利用它的离散谱是否存在这一特点，可以明确能否从脉冲序列中直接提取所需的离散分量和采取怎样的方法可以从序列中获得所需的离散分量，以便在接收端用这些成分做位同步定时等。
20090401310074 实验一数字基带信号 一、实验目的 1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。 3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。 4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。 二、实验内容 1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI 码及整流后的HDB3 码。 2、用示波器观察从HDB3 码中和从AMI 码中提取位同步信号的电路中有关波形。 3、用示波器观察HDB3、AMI 译码输出波形。 三、基本原理 本实验使用数字信源模块和HDB3 编译码模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V 电压，其原理方框图如图1-1 所示，电原理图见附录一。本单元产生NRZ 信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2 所示。帧长为24 位，其中首位无定义，第2 位到第8 位是帧同步码（7 位巴克码1110010），另外16 位为2 路数据信号，每路8位。此NRZ 信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1 码，熄状态表示0 码。 图 1-1 数字信源方框图 图 2-2 帧结构
本模块有以下测试点及输入输出点： ?CLK 晶振信号测试点 ?BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点（2个） ?FS 信源帧同步信号输出点/测试点 ?NRZ-OUT(AK) NRZ信号(绝对码)输出点/测试点（4个）图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下： ?晶振 CRY 晶体；U1：反相器7404 ?分频器 U2 计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160 并行码产生器 K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次 与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管：左起分 别与一帧中的24位代码相对应 ?八选一 U5、U6、U7：8位数据选择器4512 ?三选一 U8：8位数据选择器4512 ?倒相器 U20：非门74HC04 ?抽样 U9：D触发器74HC74 下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。 （1）分频器 4161进行13分频，输出信号频率为341kHz。74161是一个4位二进制加计数器，预置在3状态。 74193完成÷2、÷4、÷8、÷16运算，输出BS、S1、S2、S3等4个信号。BS 为位同步信号，频率为170.5kHz。S1、S2、S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率的1/2、1/4和1/8。74193是一个4位二进制加/减计数器，当CPD= PL =1、MR=0时，可在Q0、Q1、Q2及Q3端分别输出上述4个信号。 40160是一个二一十进制加计数器，预置在7状态，完成÷3运算，在Q0和Q1端分别输出选通信号S4、S5，这两个信号的频率相等、等于S3信号频率的1/3。 分频器输出的S1、S2、S3、S4、S5等5个信号的波形如图1-4（a）和1-4（b）所示。 图 1-4 分频器输出信号波形 （2）八选一 采用8路数据选择器4512，它内含了8路传输数据开关、地址译码器和三态驱动器，其真值表如表1-1所示。U5、U6和U7的地址信号输入端A、B、C并连在一起并分别接S1、S2、S3信号，它们的8个数据信号输入端x0 ~ x7分别K1、K2、K3输出的8个并行信号连接。由表1-1可以分析出U5、U6、U7输出信号都是码速率为
数字基带信号 通信系统2007-09-24 16:40:29 阅读1500 评论3 字号：大中小订阅 一,数字基带信号 1.数字基带信号 所谓数字基带信号，就是消息代码的电波形。数字基带信号的类型很多，本节以由矩形脉冲构成的基带信号为例，主要研究这些基带信号的时域波形、频谱波形以及功率谱密度波形。 单极性不归零信号： 设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性不归零信号的时域波形如图5-2-1所示，其中基带信号的0电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。单极性不归零信号在一个码元时间内，不是有电压(或电流),就是无电压(或电流),电脉冲之间没有间隔，不易区分识别，归零码可以改善这种情况。单极性不归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图所示。 (1) 时域波形 单极性不归零信号的时域波形 (2) 频谱波形 单极性不归零信号的频谱图 (3) 功率谱密度波形
单极性不归零信号的功率谱密度 单极性归零信号： 设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性归零信号的时域波形如图5-2-4所示，发"1"码时对应于正电位，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲，当发"0"码时，仍然完全不发送电流，所以称这种信号为单极性归零信号。单极性归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图5-2-5、图5-2-6 所示。 (1) 时域波形 单极性归零信号的时域波形 (2) 频谱波形 单极性归零信号的频谱图 (3) 功率谱密度波形
单极性归零信号的功率谱密度 双极性不归零信号： 设消息代码由二进制符号0、1组成，则双极性不归零信号的时域波形如图5-2-7所示，其中基带信号的负电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。双极性不归零信号的频域波形和功率谱密度 波形分别如图所示。 (1) 时域波形 双极性不归零信号的时域波形 (2) 频谱波形 双极性不归零信号的频谱图 (3) 功率谱密度波形
数字基带信号实验 一、实验目的： 学会利用MATLAB软件对数字基带信号的仿真。通过实验提高学生实际动手 能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。 二、实验内容：利用MATLAB软件编写数字基带信号程序，进一步加强对数字基 带信号的理解。 (1)单极性不归零数字基带信号 (2)双极性不归零数字基带信号 (3)单极性归零数字基带信号 (4)双极性归零数字基带信号 三、程序 (1) 单极性不归零数字基带信号程序 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (2) 双极性不归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0
y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=-1; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1'); (3)单极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if(x(i)==1) for j=1:t0/2 y((2*i-2)*t0/2+j)=1; y((2*i-1)*t0/2+j)=0; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; M=max(y); m=min(y); subplot(1,1,1) plot(t,y);grid on; axis([0,i,m-0.1,M+0.1]); title('1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1') (4)双极性归零数字基带信号 function y=zhou(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x);
通信原理课程设计报告 题目：数字基带信号HDB3码型编码转换实现 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师：
设计任务要求: 仿真实现数字基带通信系统信源输入24位二进制序列产生HDB3码，通过高斯白噪声信道，接收端滤波、解码的时域图及频谱图。以矩形波为例，要求实现输入24位二进制序列产生AMI码，HDB3码，接收端滤波、解码上述码型。
摘要 HDB3码全称三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。HDB3码实行转换一般分为三个步骤，先将消息码转换AMI码然后加“V”,接着加“B”，这几部我们可以使用C语言进行编程实现。为了实现HDB3码的编码与转换，同时加深对通信系统工作原理的了解，我们采用了MATLAB软件进行编码仿真，同时学习掌握MATLAB软件的基础使用。 关键词：AMI码；HDB3码；编码；解码；MATLAB；仿真
目录 1. 设计原理 (4) 1.1 HDB3码的介绍 (4) 1.2 HDB3码的编码转换规则 (5) 1.3 HDB3码的解码转换规则 (5) 1.4 HDB3码的软件程序设计 (6) 2. MATLAB软件仿真结果及其分析 (10) 2.1 MATLAB软件的介绍 (10) 2.2 仿真结果图示 (12) 2.3 仿真结果分析 (15) 3. 设计总结及心得体会 (22) 4. 参考文献 (22) 5. 致谢 (23)
正文 1.设计原理 1.1 HDB3码的介绍 HDB3码即三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式，“三阶”通俗讲就是最多3个连0码元，“高密度双极性”就是没有直流分量，不会连续出现+1或-1，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。 三阶高密度双极性码用于所有层次的欧洲E-carrier系统，HDB3码将4个连续的"0"位元取代成"000V"或"B00V"。这个做法可以确保连续的相隔单数的一般B记号。 1.2 HDB3的编码转换规则 HDB3码的编码规则主要分为3步： 1 .先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI 码就是HDB3码; 2 .若AMI码中连0的个数大于等于4,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用表示(+V,-V);
第四章（数字基带传输系统）习题及其答案 【题4－1】设二进制符号序列为110010001110，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码型，双极性码波形，单极性归零码波形，双极性归零码波形，二进制差分码波形。 【答案4－1】 【题4－2】设随机二机制序列中的0和1分别由()g t 和()g t -组成，其出现概率分别为p 和(1)p -： 1）求其功率谱密度及功率； 2）若()g t 为图（a ）所示的波形，s T 为码元宽度，问该序列存在离散分量 1 s f T =否？ 3）若()g t 改为图（b ）所示的波形，问该序列存在离散分量 1 s f T =否？
【答案4－2】 1）随机二进制序列的双边功率谱密度为 2 2 1212()(1)()()[()(1)()]() s s s s s s m P f P P G f G f f PG mf P G mf f mf ωδ∞ -∞=--++--∑ 由于 12()()()g t g t g t =-= 可得： 2 2 22 ()4(1)()(12) ()() s s s s s m P f P P G f f P G mf f mf ωδ∞ =-∞ =-+--∑ 式中：()G f 是()g t 的频谱函数。在功率谱密度()s P ω中，第一部分是其连续谱成分，第二部分是其离散谱成分。 随机二进制序列的功率为 2 2 2 2 2 2 22 1()2 [4(1)()(12)()()] 4(1)()(12)() () 4(1)()(12) () s s s s s m s s s s m s s s m S P d f P P G f f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf f mf df f P P G f df f P G mf ωω π δδ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞ ∞ ∞ ∞ ∞∞ =-∞ ∞ ∞ ∞ =-∞ = =-+--=-+ --=-+-? ∑ ?∑ ?? ∑ ? －－－－－ 2）当基带脉冲波形()g t 为 1 (){2 0 else s T t g t t ≤= ()g t 的付式变换()G f 为
数字基带传输系统作业题 填空题 1数字基带系统产生误码的原因是抽样时刻的和的影响。 2．数字基带系统中常采用均衡器和系统来改善系统的性能。 3．为了衡量基带传输系统码间干扰的程度，最直观的方法是______________。 4.双极性数字基带信号，等概时码速率fs的离散分量，不等概 时fs的离散分量。 5.有限长横向滤波器的作用是码间串扰。 6.码间串扰是在对某码元识别时，其它码元在该的值。 判断题： 1.利用显示均衡波形的眼图可以改善传输性能。 2.对于频带限制在（0，4fm）Hz的时间连续信号m(t)，要想无失真的从抽样信号中恢复出m(t)，抽样频率至少要为4fmHz。 简答题 1．第一类部分响应系统输入数字码an为11001，试写出预编码后的所有可能bn码以及相关编码后的分别是什么？ 2.无码间干扰时，基带传输系统的误码率取决于哪些参数？怎样才能降低系统的误码率？3．（15分）已知信息代码为100000110000011; （1）试确定相应的AMI码及HDB3码; （2）并分别画出他们的单极性不归零波形图； （3）设数字基带传输系统的频带宽度为9KHZ，若采用α=0.5的滚降系统特性，请确定无码间串扰的最高传码率及频带利用率。 4. ( 12分)若传送的数据为11000001100110000101，则相应的HDB3码为何？ 如果数据等概且独立地取1或0，相应的HDB3码通过某数字基带系统传 送，其系统响应h(t)= cos((t/4Ts) 0( t (3Ts Ts为码宽， 0 其它t 简要说明该系统是否存在码间串扰？ 5.二进制数字基带信号1011000101，通过第I类部分响应系统进行传输。 1.试画出第I类部分响应系统原理方框图; 2.由上述基带码通过第I类部分响应系统的变换过程验证信号传输的正确性。 6. 数字基带传输系统的传输特性H（ω）如下图， 当传输速率分别为fb=2w、fb=3w时，画图分析在抽样点上是否有码间串扰？ 1.码间串扰；加性噪声； 2.时域；部分响应； 3.眼图； 4..不存在.存在 5..减小 6.抽样时刻 （╳）（╳） 1．an： 1 0 1 0 1 预编码后bn码：0 1 1 0 0 1 相关编码后码： 1 2 1 0 1 2.无码间干扰时基带传输系统的误码率依赖于信号峰值A与噪声均方根值之比，而与采用什么样的信号形式无关，但这里的信号形式必须是能够消除码间干扰的。 若比值越大，则误码率就越小。
单极性不归零 function y=snrz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1 for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; plot(t,y); title('1 0 1 1 0 0 1 0'); grid on; axis([0,i,-0.1,1.1]); 单极性归零 function y=srz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1 for j=1:t0/2 y((2*i-2)*to/2+j)=1; y((2*i-1)*t0/2+j)=0; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=0; end end end y=[y,x(i)]; plot(t,y); grid on; axis([0,i,-0.1,1.1]);
x=[10101010] srz(x) 蒙特卡罗 EbN0dB=0:0.5:10; N0=10.^(-EbN0dB/10); sigma=sqrt(N0/2); %理论计算误码率 pb=0.5*erfc(sqrt(1./N0)); %仿真误码率 for n=1:length(EbN0dB) %产生等概率信源 a=sign(randn(1,100000)); %离散等效接收模型 rk=a+sigma(n)*randn(1,100000); dec_a=sign(rk);%判决 %计算误码率 ber(n)=sum(abs(a-dec_a)/2)/length(a); end semilogy(EbN0dB,pb); hold; semilogy(EbN0dB,ber,'rd-'); legend('理论值','仿真结果'); xlabel('Eb/N0(dB)'); ylabel('pb'); 双极性不归零 function y=shuangsnrz(x) t0=200; t=0:1/t0:length(x); for i=1:length(x) if x(i)==1 for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y((i-1)*t0+j)=-1; end end end y=[y,x(i)];
基带传输系统实验报告 一、实验目的 1、提高独立学习的能力； 2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力； 3、学习matlab的使用； 4、掌握基带数字传输系统的仿真方法； 5、熟悉基带传输系统的基本结构； 6、掌握带限信道的仿真以及性能分析； 7、通过观察眼图和星座图判断信号的传输质量。 二、实验原理 在数字通信中，有些场合可以不经载波调制和解调过程而直接传输基带信号，这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。 基带传输系统方框图如下： 基带传输系统模型如下：
各方框的功能如下： （1）信道信号形成器（发送滤波器）：产生适合于信道传输的基带信号波形。因为其输入一般是经过码型编码器产生的传输码，相应的基本波形通常是矩形脉 冲，其频谱很宽，不利于传输。发送滤波器用于压缩输入信号频带，把传输 码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 （2）信道：是基带信号传输的媒介，通常为有限信道，如双绞线、同轴电缆等。信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另 外信道还会引入噪声n（t），一般认为它是均值为零的高斯白噪声。 （3）接收滤波器：接受信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 （4）抽样判决器：在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 （5）定时脉冲和同步提取：用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。 三、实验内容 1采用窗函数法和频率抽样法设计线性相位的升余弦滚讲的基带系统(不调用滤波器设计函数,自己编写程序) 设滤波器长度为N=31，时域抽样频率Fo为 4 /Ts，滚降系数分别取为、、1，
通信原理课程设计报告题目：数字基带信号HDB3码型编码转换实现 专业班级： 姓名： 学号：
指导教师： 设计任务要求: 仿真实现数字基带通信系统信源输入24位二进制序列产生HDB3码，通过高斯白噪声信道，接收端滤波、解码的时域图及频谱图。以矩形波为例，要现输入24位二进制序列产生AMI码，HDB3码，接收端滤波、解码上述码型。
摘要 HDB3码全称三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编
码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。HDB3码实行转换一般分为三个步骤，先将消息码转换AMI码然后加“V”,接着加“B”，这几部我们可以使用C语言进行编程实现。为了实现HDB3码的编码与转换，同时加深对通信系统工作原理的了解，我们采用了MATLAB软件进行编码仿真，同时学习掌握MATLAB软件的基础使用。 关键词：AMI码；HDB3码；编码；解码；MATLAB；仿真 目录 1. 设计原理 (4) 1.1 HDB3码的介绍 (4)
1.2 HDB3码的编码转换规则 (5) 1.3 HDB3码的解码转换规则 (5) 1.4 HDB3码的软件程序设计 (6) 2. MATLAB软件仿真结果及其分析 (10) 2.1 MATLAB软件的介绍 (10) 2.2 仿真结果图示 (12) 2.3 仿真结果分析 (15) 3. 设计总结及心得体会 (22) 4. 参考文献 (22) 5. 致 (23)
正文 1.设计原理 1.1 HDB3码的介绍 HDB3码即三阶高密度双极性码(英语:High Density Bipolar of Order 3，简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式，“三阶”通俗讲就是最多3个连0码元，“高密度双极性”就是没有直流分量，不会连续出现+1或-1，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。 三阶高密度双极性码用于所有层次的欧洲E-carrier系统，HDB3码将4个连续的"0"位元取代成"000V"或"B00V"。这个做法可以确保连续的相隔单数的一般B记号。 1.2 HDB3的编码转换规则 HDB3码的编码规则主要分为3步： 1 .先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI 码就是HDB3码;
数字基带传输常用码型的MATLA表示 在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离较近的情况下，数字基带信号不经调制可以直接传输，这种系统称为数字基带系统。而具有调制解调过程的数字系统称为数字带通传输系统。在第七章中，将列举数字带通传输系统仿真的例子，在本章中，我们重点讨论数字基带常用码型的产生，即数字基带信号的产生。教材中，我们以单极性不归零码和单极性不归零码的实现作为参考。 单极性不归零码MATLA程序如下： function y=snrz(x) % 本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性非归零码 % 输入x 为二进制码，输出y 为单极性非归零码 num=200; % 单极性非归零码每一个码元包含的点 t=0:1/num:length(x); for i=1:length(x); if x(i)==1; for j=1:num; y((i-1)*num+j)=1; % 对应的点赋值为1 end else for j=1:num; y((i-1)*num+j)=0; % 对应的点赋值为0 end end end y=[y,x(i)]; % 为了绘制图形，注意要将y 序列加最后一位 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码1 0 0 1 0 1'); % 绘图 在MATLA命令行窗口中键入x的值，并调用函数snrz(x)，就可以得到对应的单极性不归零码。如输入以下指令，将出现图 1 所示的结果。
单极性不归零码MATLA 程序如下： fun ctio n y=srz(x) %本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性归零码 %输入x 为二进制码，输出y 为单极性归零码 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title(' 单极性非归零码 1 0 0 1 0 1'); num=200; %单极性非归零码每 t=0:1/num:le ngth(x); for i=1:le ngth(x); if x(i)==1; for j=1: nu m/2; y((i*2-2)* num/2+j)=1; % y((i*2-1)*num/2+j)=0; % end else for j=1: num; y((i-1)*num+j)=0; % end end end y=[y,x(i)]； % 个码元包含的点 对1而言，前半部分时间值为1 对1而言，后半部分时间值为0 对应的点赋值为0 为了绘制图形，注意要将 y 序列加最后一位 单极性非归零码1 0 0 1 0 1 图1单极性不归零码
基带传输常用码型及基带信号频谱实验 一、实验目的 1、熟悉通信基带信号功率谱基本原理 2、熟悉SYSTEMVIEW软件的信号谱分析应用 3、掌握使用SYSTEMVIEW软件生成最常用基带信号与数字双相传输码的基本方法 二、实验原理： 1、数字基带信号的频谱特性 数字基带信号是随机的脉冲序列，只能用功率谱来描述它的频谱特性。研究好数字基带信号的功率谱，就可以了解信号带宽，有无直流分量，有无定时分量。这样才能选择匹配的信道，确定是否可提取定时信号。 经过合理假设下的严格数学推导，可以得到以下主要结论： （1）随机脉冲序列功率谱包括连续谱和离散谱； （2）单极性信号中有无离散谱取决于矩形脉冲的占空比，归零信号中有定时分量。不归零信号中无定时分量。0、1等概的双极性信号没有离散谱，即同时没有直流分量和定时分量。 （3）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)，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τ的倒数。 2、传输系统发射与信道部分的基本结构如图2—1所示。如果系统直接传送基带信号，称之为基带传输系统。 图2—1 在基带传输系统中，系统的输入是数字基带信号，它不一定适合直接在信道中传输。信道信号形成器的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。称此信号形成器为数字基带调制器；与此对应的，在接收端将信道基带信号变换成原始数字基带信号，称之为基带解调器。 3、数字基带调制器中的波形变换与码型变换 在数字基带调制器中，波形变换后传输电波形常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲波形等。最常用的是矩形脉冲波形，正如我们在前面通原
通信原理大作业 用matlab仿真 1.幅频失真 S(t)=sint+1/3sin3t, S’(t)=sint+sin3t; 相频失真 S(t)=sint+1/3sin3t, S’(t)=sin(t+2pi)+1/3sin(3t+3pi). 程序： x=0:pi/20:3*pi; y1=sin(x)+(sin(3*x))/3; y2=sin(x)+sin(3*x); y3=sin(x+2*pi)+(sin(3*x+3*pi))/3; figure(1) plot(x,y1); hold on plot(x,y2,'r-'); legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sint+sin3t') figure(2) plot(x,y1); hold on plot(x,y3,'r-'); legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sin(t+2*pi)+1/3sin(3t+3*pi)')
幅频失真 相频失真
2. 将输入的一串0,1编码 1） 转换成AMI 码 2） 转换成HDB3码 3） 转换成双相码 4） 转换成Miller 码 5） 转换成CMI 码 总流程 开始 输入数组 依次显示五种码形 结束 转换成AMI 码 转换成CMI 码 转换成 HDB3 码 转换成双相码 转换成Miller 码
转化成五种码具体流程 思路：数组xn 中0保持不变；并统计1个数，当为偶数1保持不变；当为奇数1变换为-1 1) 转换成AMI 码 no no no 得到数组xn Xn （i ）是否=1 num=num+1 num 是否为偶数 得到数组xn 长度k i=1; num=0 yn(i)=xn(i) yn(i)=xn(i) yn(i)= -xn(i) i 是否=k 得到数组yn i=i+1
数字基带信号 1.1 基带信号的基本概念 数字基带信号可以来字计算机、电传机等终端数据的各种数字代码，也可以来自模拟信号经数字化处理后的脉冲编码(PCM)信号等，是未经载波信号调制而直接传输的信号，所占据的频谱从零频或很低频开始。 1.2 几种数字基带信号的基本波形 1.2.1 单极性波形 这是一种最简单的基带信号波形，用正电平和零电平分别表示对应二进制“1”和“0”，极性单一，易于用TTL 和CMOS 电路产生。缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适用有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或者极进距离的传输，信号波形图如图1-1所示。 1 011 100+E 图1-1 单极性波 1.2.2 双极性波形 这种波形用正、负电平的脉冲分别表示二进制代码“1”和“0”，其正负电平 的幅度相等、极性相反，当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接受端恢复信号的判决电平为零，因而不熟信道特性的变化的影响，扛干扰能力也叫强，信号波形图如图1-2所示。 1 011 100+E -E 图1-2 双极性波 1.2.3 单极性归零波形 这种波形是指它的有电脉冲宽度τ小于码元Ts ，即信号电压在一个码元终止 时刻前总要回到零电平，通常归零波使用半占空码，即占空比（τ/Ts ）为50%，从单极性波可以直接提取定时信息，是其他码型提取位同步信息时常采用的一种过渡波形。 1 011 100+E +E
图1-3 单极性归零波 1.2.4 双极性归零波形 这种波形兼有双极性和归零波形的特点，由于其相邻脉冲之间存在零电位的间隔，是的接受端很容易识别出每个码元的起止时间，从而使收发双方能保持位的同步。波形如图1-4所示。 1 011 100+E -E +E -E 图1-4 双极性归零波 1.2.5 差分波形 这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，而与码元本身的点位或极性无关，电平跳变表示“1”，电平的不变表示“0”，当然这种规定也可以反过来，也称为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形，这种波形传输代码可以消除设备初始状态的影响。波形如图1-5所示。 1 011 100+E -E +E -E 图1-5 差分波形 1.2.6 多电平波形 上述波形的电平取值只有两种，即一个二进制码对应一个脉冲，为了提高频带利用率，可以采用多电平波形或多值波形。其编码规则是，用多个二进制码表示一个脉冲。在波特率相同（传输带宽相同）的条件下，比特率提高了，因此多电平波形在频带受限的告诉数据传输系统中得到了广泛的应用。 表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形的，根据实际情况，还可以是高斯脉冲、升余弦脉冲等其他形式。
数字基带传输常用码型的MATLAB表示 在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离较近的情况下，数字基带信号不经调制可以直接传输，这种系统称为数字基带系统。而具有调制解调过程的数字系统称为数字带通传输系统。在第七章中，将列举数字带通传输系统仿真的例子，在本章中，我们重点讨论数字基带常用码型的产生，即数字基带信号的产生。教材中，我们以单极性不归零码和单极性不归零码的实现作为参考。 单极性不归零码MA TLAB程序如下： function y=snrz(x) % 本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性非归零码 % 输入x为二进制码，输出y为单极性非归零码 num=200; % 单极性非归零码每一个码元包含的点 t=0:1/num:length(x); for i=1:length(x); if x(i)==1; for j=1:num; y((i-1)*num+j)=1; % 对应的点赋值为1 end else for j=1:num; y((i-1)*num+j)=0; % 对应的点赋值为0 end end end y=[y,x(i)]; % 为了绘制图形，注意要将y序列加最后一位 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title('单极性非归零码1 0 0 1 0 1'); % 绘图 在MATLAB命令行窗口中键入x的值，并调用函数snrz(x)，就可以得到对应的单极性不归零码。如输入以下指令，将出现图1所示的结果。
单极性非归零码 1 0 0 1 0 1 0123456 图1 单极性不归零码 单极性不归零码MA TLAB程序如下： function y=srz(x) % 本函数实现输入二进制码，输出编号的单极性归零码 % 输入x为二进制码，输出y为单极性归零码 num=200; % 单极性非归零码每一个码元包含的点 t=0:1/num:length(x); for i=1:length(x); if x(i)==1; for j=1:num/2; y((i*2-2)*num/2+j)=1; % 对1而言，前半部分时间值为1 y((i*2-1)*num/2+j)=0; % 对1而言，后半部分时间值为0 end else for j=1:num; y((i-1)*num+j)=0; % 对应的点赋值为0 end end end y=[y,x(i)]; % 为了绘制图形，注意要将y序列加最后一位 plot(t,y); grid on; axis([0 i -0.2 1.2]); title('单极性非归零码1 0 0 1 0 1'); 同上，在MATLAB命令行窗口中键入x的值，并调用函数srz(x)，就可以得到对应的单极性归零码。如输入以下指令，将出现图2所示
信息院 14电本 基带信号的常见码型变换实验 一、实验目的 1．熟悉RZ 、BNRZ 、BRZ 、CMI 、曼彻斯特、密勒、PST 码型变换原理及工作过程； 2．观察数字基带信号的码型变换测量点波形。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．20M 双踪示波器1台 三、实验工作原理 在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性： 1) 相应的基带信号无直流分量，且低频分量少； 2) 便于从信号中提取定时信息； 3) 信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰； 4) 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 5) 编译码设备要尽可能简单 1.1 单极性不归零码（NRZ 码） 单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E 的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。 0000 E +1111 图16-1 单极性不归零码 1.2 双极性不归零码（BNRZ 码） 二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。 10111000E +E -0 图 16-2 双极性不归零码 1.3 单极性归零码（RZ 码） 单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。
0000 1111E +0 图 16-3 单极性归零码 1.4 双极性归零码（BRZ 码） 它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。 0000 1111E +0E - 图 16-4 双极性归零码 1.5 曼彻斯特码 曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。 例如： 消息代码： 1 1 0 0 1 0 1 1 0… 曼彻斯特码：10 10 01 01 10 01 10 10 01… 曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。 0000 1111E +E -0 图 16-5 曼彻斯特编码 1.6 CMI 码 CMI 码是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码规则： “1”码交替的用“11“和”“00”两位码表示； “0”码固定的用“01”两位码表示。 例如： 消息代码：1 0 1 0 0 1 1 0… CMI 码： 11 01 00 01 01 11 00 01… 或： 00 01 11 01 01 00 11 01…
第四章（数字基带传输系统）习题及其答案 【题4－1】设二进制符号序列为，试以矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性码型，双极性码波形，单极性归零码波形，双极性归零码波形，二进制差分码波形。 【答案4－1】 【题4－2】设随机二机制序列中的0和1分别由()g t 和()g t -组成，其出现概率分别为p 和(1)p -： 1）求其功率谱密度及功率； 2）若()g t 为图（a ）所示的波形，s T 为码元宽度，问该序列存在离散分量 1 s f T =否 3）若()g t 改为图（b ）所示的波形，问该序列存在离散分量1 s f T =否 【答案4－2】 1）随机二进制序列的双边功率谱密度为 由于 可得： 式中：()G f 是()g t 的频谱函数。在功率谱密度()s P ω中，第一部分是其连续谱成分，第二部分是其离散谱成分。 随机二进制序列的功率为 2）当基带脉冲波形()g t 为 ()g t 的付式变换()G f 为 因此 式中： 1 s s f T = 。 所以，该二进制序列不存在离散分量。 3）当基带脉冲波形()g t 为
()g t 的付式变换()G f 为 因此 式中： 1s s f T = 。 所以，该二进制序列存在离散分量。 【题4－3】设二进制数字基带信号的基本脉冲序列为三角形脉冲，如下图所示。图中s T 为码元宽度，数字信息1和0分别用()g t 的有无表示，且1和0出现的概率相等： 1）求数字基带信号的功率谱密度； 2）能否重该数字基带信号中提取同步所需的频率1 s s f T =的分量若能，计 算该分量的功率。 【答案4－3】 1）由图得 ()g t 的频谱函数()G ω为 由题设可知 所以 代入二进制数字基带信号的双边功率谱密度函数表达式，可得 2）二进制数字基带信号的离散谱分量()v P ω为 当1m =±时，s f f =±，代入上式可得 因为该二进制数字基带信号中存在1s s f T =的离散分量，所以能从该数字基带信号中提取码元同步所需的频率1s s f T =的分量。 该频率分量的功率为 【题4－5】已知信息代码为，求相应的AMI 码、HDB3码、PST 码及双相码。 【答案4－5】 AMI 码： +10000 0000 –1＋1 HDB3码； +1000+V-B00-V0+1-1
第十六讲数字基带信号及其 频谱特性 第二节几种基本的数字基带信号 1 几种基本的数字基带信号 (1)单极性（不归零）波形 a)有直流成份；判决电平不能稳定在最佳的电平，抗噪声性能不好； b)不能直接提取同步信号； c)传输时要求信道的一端接地，这样不能用两根芯线均不接地的电缆 传输线。 2
3 几种基本的数字基带信号 (2) 双极性（不归零）波形a)当1、0 符号等概出现时无直流分量； b)接收端恢复信号时的判决电平为0，稳定不变，因而不受信道 特性变化的影响，抗干扰能力较强。 c)主要缺点：不能直接提取同步信号；1、0符号不等概出现 时，仍有直流成份。4 几种基本的数字基带信号 (3) 单极性归零波形 a)单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码 元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电 平。 b)设码元间隔为T s ，归零码宽度为τ，则称τ/T s 为占空比，τ /T s =0.5 称为半占空码。 c)单极性归零码可以直接提取位定时信息。E t 1 1 0 1 0 1 τ
5 几种基本的数字基带信号 (4) 双极性归零波形a)双极性归零码：每个码元内的脉冲都回到零电平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。b)它除了具有双极性不归零码的特点外，还可以通过简单的变换电路（全波整流电路），变换为单极性归零码，有利于同步脉冲的提取。6 几种基本的数字基带信号 (5) 差分波形 传号差分 空号差分 NRZ 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1k k k d a d ?=⊕1k k k d a d ?=⊕传号差分： 空号差分：
基于s i m u l i n k的数字基带传输系统仿真 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
基于s i m u l i n k的数字基带传输系统仿真 【摘要】本课题主要是通过构建数字基带传输系统的各组成模块，包括信号发送，信号接受，谱分析和误码分析部分，从而对数字基带传输系统有深刻的认识。主要研究方法是利用Simulink软件进行数字基带传输系统的仿真，将各组成模块连接与封装，从而仿真出整个基带传输系统，最后通过调节噪声方差值的不同，运行并分析结果。研究的目的在于，熟悉基带传输系统各个环节，从而对基带传输系统有更深刻的了解。仿真的结果表明，在噪声较小的情况下误码率较小，较大的情况下则较大，而且各个模块基本可以完成其相对应的功能。本课题使用的MATLAB软件是当今最优秀的科技应用软件之一，它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。 【关键词】数字基带传输系统；升余弦滤波器；数字基带信号；SIMULINK 1 引言 通过对计算机仿真的了解，对计算机仿真在工程领域的运用，可以体会到它的优点仿真软件matlab在控制领域以及通信，数字信号处理等等领域都有它强大的生命力。其功能的完善奠定了它在各个领域的仿真的地位。通过对simulink的使用会对数字基带传输系统的各个部分具有更加直观而深刻的理解，对通信系统的仿真，以及各个波形的仿真，可以很直观的理解各个模块的功能以及注意的问题。需要仿真的包括基带信号，发送滤波器、接受滤波器、信道、定时系统、抽样判决系统、误码率分析模块眼图模块。 现在通信系统是非常复杂和庞大的大规模系统，在各种噪声和干扰的存在下，一般很难通过解析的方法求得系统的精确数学描述。在这种情况下系统仿真就成为了一个极为有效的工具[2]。此外，在对现代通信系统协议、新算法和新体系结构的设计当中，直接进行试验测试几乎是不可能的，因为这些新系统、新算法、和新的体系结构根本就还没有实现，在这种情况下只能通过仿真来检验所考察的对象，从而验证这些新的结论，以及方法。在将来的科研以及教学当中matlab/simulink将会发挥很大的作用，一些科研所都在使用此软件，所以作为学生，或是研究者很有必要掌握这个重要的软件，从而对自己的工作或是学习带来方便。 2 基带传输系统介绍 基本传输系统 信号波形，传输码型，以及频谱特性的是研究的重点，核心是研究如何设计基带传输总特性，以消除码间串扰，以及如何有效地减小信道加性噪声的影响，从而提高系统抗噪声性能。最后通过眼图，误码率仪，等观测系统性能。整个传输系统的构成主要有：信源，发送设备，信道，接收设备，同步定时设备，判决抽样设备，误码率仪，眼图，功率谱仪等构成。其构成框图如下：图3-5数字基带信号传输系统的组成 1、信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带，把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形。 2、信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件，因此会引起传输波形的失真。另外信道还会引入噪声n(t) ，并假设它是均值为零的高斯白噪声。 3、接收滤波器：它用来接收信号，滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。 4、抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 5、同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲。 传输系统各点波形