第五章 数字基带传输系统要点
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第五章 数字信号的基带传输基带传输系统频带传输系统(调制传输系统)数字基带信号:没有经过调制的原始数字信号。
(如各种二进制码PCM 码,M ∆码等)数字调制信号:数字基带信号对载波进行调制形成的带通信号。
5.1、基带信号的码型一、数字基带信号的码型设计原则:1. 对传输频带低端受限的信道,线路传输的码型的频谱中应该不含有直流分量;2.信号的抗噪声能力强;3.便于从信号中提取位定时信息;4.尽量减少基带信号频谱中的高频分量,节省传输频带、减小串扰; 5.编译码设备应尽量简单。
二、数字基带信号的常用码型。
1、单极性不归零码NRZ (Non Return Zero )脉冲宽度τ等于码元宽度T特点:(1)有直流,零频附近的低频分量一般信道难传输。
(2)收端判决门限与信号功率有关,不方便。
(3)要求传输线一端接地。
(4)不能用滤波法直接提取位定时信号。
2、双极性非归零码(BNRZ )T =τ,有正负电平特点:不能用滤波直接提取位定时信号。
⎩⎨⎧数字通信系统3、单极性归零码(RZ)τ<T特点:(1)可用滤波法提取位同步信号(2)NRZ的缺点都存在4、双极性归零码(BRZ)特点:(1)整流后可用滤波提取位同步信号(2)NRZ的缺点都不存在5、差分码电平跳变表1,电平不变表0 称传号差分码电平跳变表0,电平不变表1 称空号差分码特点:反映相邻代码的码元变化。
6、传号交替反转码(AMI)τ)归零码表0用零电平表示,1交替地用+1和-1半占空(T5.0=示。
优点:(1)“0”、“1”不等概时也无直流(2)零频附近低频分量小(3)整流后即为RZ码。
缺点:连0码多时,AMI整流后的RZ码连零也多,不利于提取高质量的位同步信号(位同频道抖动大)应用:μ律一、二、三次群接口码型:AMI加随机化。
7、三阶高密度双极性码()3HDBHDB3码编码步骤如下。
①取代变换:将信码中4个连0码用取代节000V或B00V代替,当两个相邻的V码中间有奇数个1码时用000V代替4个连0码,有偶数个1码时用B00V代替4个连0码。
第5章数字信号基带传输知识点:(1 信号设计——码型、波形是数字编码传输的基础;(2 随机数字波形序列的功率谱特性;(3 数字基带信号传输系统构成及其主要知识;(4 消除符号间干扰理论——Nyquist 准则基本原理及实施技术;(5 均衡的基本概念。
知识点层次:(1 掌握主要码型如双极性不归零码、AMI 、差分码等构成特点,理解其他码型特征;(2 理解功率谱构成特征,掌握决定功率谱的主要参量;(3 掌握奈氏第一准则及有关参数、关系,理解第二准则基本思想;(4 了解均衡目的及主要做法;(5 掌握并理解各典型例题及简答填空内容。
第五章数字信号基带传输返回本章讨论了三个问题:(1)发送信号的码型与波形选择及其功率谱特征;(2)符号间干扰及奈奎斯特准则——关于ISI 的产生机理与消除ISI 的基本原理;(3)作为消除ISI 及其它噪声、干扰影响,进行的接收波形均衡,以及直观评价接收效果的方法(眼图)。
现分别总结如下:1. 数字基带信号码型与波形设计(选择),首先应适于通信传输的基本要求,尽可能保证较高的可靠性及带宽利用率。
常用码型针对不同的要求,各有不同特点。
就二元信号来说,NRZ 、AMI 、CMI 、差分码等各有优势,并有很好的功率谱特性。
HDB 3码多用于PCM 基群线路码型,以及A 律PCM 各次群。
从减少平均误差来看,自然码不如格雷码。
用什么形状的波形表示各种码型,也需考究。
通常为便于介绍原理,多利用方波,这样单符号能量似乎最大。
从减少ISI 及适应限带信道特性系统来看,方波并不是最佳的。
另外,还应考虑二元或多元符号波形之间的正交性,以利较佳接收,如NRZ 、AMI 、CMI 等,均具有正交性或变相正交,抗干扰能力强。
数字基带信号的传输系统,较多为收发同步模式。
便于收端提取同步,往往是选择码型的主要考虑之一。
2. 数字基带信号作为随机信号采样,它具有具体的自相关函数及相互确定的功率谱。
它完全取决于三原则先验概率、码型波形形状及传输速率或码间间隔。
精品行业资料,仅供参考,需要可下载并修改后使用!第五章 总结节1 数字基带信号数字基带传输系统框图组成:信道信号形成器、编码信道、接收滤波器、抽样判决器。
一、时域形式:基带信号:单极性、双极性;归零、不归零。
二、频谱结构:1.稳态波v(t)的功率谱密度P v (ω):2.交变波u(t)的功率谱密度P u (ω):3.基带信号S(t)的功率谱密度P s (ω)=P v (ω)+P u (ω) 三、常用码型:对传输码的码型结构要求:① 能从相应的基带信号中获取定时信息。
( 减少连0,连1的可能 ) ② 相应的基带信号无直流成份和只有很小的低频成份。
③ 适应性强,不受信息源统计特性[P 、1-P]的影响。
④ 尽可能提高传输速率(传输效率)。
1.AMI 码(传号交替反转码):编码规则、AMI 码特点。
1B / 1T 码型 基本码()()∑+∞-∞==n n t s t s ()()()⎩⎨⎧---=pnT t g p nT t g t s s s n 121概率概率()()s m m v mf f C f P -=∑+∞-∞=δ2()()()()s m s s s mf f mf G p mf pG f --+=∑+∞-∞=δ22121()()[]()()()()2212112limf G f G p p f T N U E P ssT N u --=+=∴∞→ωω2.HDB3码(三阶高密度双极性码):编码规则、HDB3码特点。
1B / 1T 码型 改进码节2 性能分析一、数字基带传输系统模型:发送滤波器、恒参信道、噪声叠加、接收滤波器、抽样判决器。
二、码间串扰无噪分析 1.时域无码间串扰条件:2.频域无码间串扰条件:3.频带利用率=码元速率/传输带宽 有效性指标 最高2波特/Hz 4.理想特性的逼近——“滚降”特性优点:“尾巴”衰减振荡幅度小,对定时信号的要求可降低。
缺点:无码间串扰的最高频带利用率较低。
第5章 数字基带传输系统5.1 学习指导 5.1.1 要点本章的要点主要有数字基带传输系统结构及各部件功能;基带信号常用波形及其频谱特性;基带传输常用码型的编译及其特点;码间串扰和奈奎斯特第一准则;理想低通传输特性和奈奎斯特带宽;升余弦滚将特性;第一类部分响应系统;无码间串扰基带系统的抗噪声性能;眼图和均衡的概念。
1.数字基带传输系统数字基带传输系统:不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统,其基本结构如图5-1所示。
主要有发送滤波器、信道、接收滤波器、同步提取电路以及抽样判决器组成。
发送滤波器用于产生适合于信道中传输的基带信号波形。
信道是基带信号传输媒质(通常为有线信道)。
加性n (t )是均值为零的高斯白噪声。
接收滤波器的功能接收有用信号,滤除带外噪声,对信道特性均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。
同步提取即从接收信号中提取用来抽样的定位脉冲。
抽样判决器用来对对接收滤波器的输出波形进行抽样、判决和再生(恢复基带信号)。
图5 - 1 数字基带传输系统的原理方框图2.数字基带信号及其频谱特性(1) 数字基带信号数字基带信号用不同的电平或脉冲来表示不同的消息代码。
数字基带信号的单个脉冲有矩形脉冲、余弦脉冲、升余弦脉冲、高斯脉冲等等形式。
常用的基本信号波形有:单极性与双极性波形、不归零码与归零码波形、差分波形、多电平波形等。
数字基带信号通常是一个随机的脉冲序列。
若其各码元波形相同而电平取值不同,则可表示为()()nsn s t a g t nT ∞=-∞=-∑ (5-1)式(5-1)中,a n 是第n 个码元所对应的电平值(随机量);T s 为码元持续时间;g (t )为某种脉冲波形。
一般情况下,数字基带信号可表示为()()nn s t s t ∞=-∞=∑ (5-2)(2) 基带信号的频谱特性数字基带信号s (t )的频谱特性可以用功率谱密度来描述。
设二进制随机信号为()()nn s t s t ∞=-∞=∑ (5-3)其中()()()12,0()11=S n S g t nT s t g t nT -⎧⎪=⎨-⎪⎩对应“”,以概率P 出现,对应“”,以概率P 出现 则s (t )的功率谱密度为212()(1)()()s S P f f P P G f G f =--+212[()(1)()]()S S S S m f PG mf P G mf f mf δ∞=-∞+--∑(5-4)式(5-4)中,f s =1/T s 为码元速率;G 1(f )和G 2(f )分别是g 1(t )和g 2(t )的傅里叶变换。
现代通信原理知识点第一章绪论1、通信、通信系统的定义;通信:从一地向另一地传递消息。
通信系统:将信息从信源传到一个或多个目的地。
2、通信系统的模型及各框图作用;臊声源通信系统的一般模型信息源:消息的发源地,把各种消息转换成原始电信号。
发送设备:将信源信号变换成适合在信道中传输的信号。
信道:指传输信号的物理媒质。
噪声源:干扰信号的传输。
接收设备:放大和反变换,从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号受信者:将复原的原始电信号还原成相应的消息。
3、数字通信系统模型及各框图作用;数字通信的主要特点;数字通信系统模型信源编码:1)提高信息传输的有效性;2)完成模/数转换; 信源译码:是信源编码的逆过程;信道编码:把抗干扰编码加入传输信息中,提高可靠性;信道译码:将信息进行解码,并且有发现解码错误或纠正错误的功能; 加密:将传输的信息加上密码,保证信息的安全性; 解密:将已加密的信息进行解密恢复;数字调制:形成适合在信道中传输的频带信号; 数字解调:将频带信号还原为数字信号;主要特点:1)抗干扰能力强2)差错可控解密加密噪声源信息.信源译码信道编码额字调制信源a码信道译码数字解调受信者3)易于与各种数字终端接口4)易于集成化5)易于加密处理,且保密强度高4、通信系统分类(按传输媒质、信号复用方式);按传输媒质分:有线通信系统、无线通信系统;按信号复用方式分:频分复用、时分复用、码分复用;5、信息量的含义;信息量、平均信息量(嫡)、一条消息的信息量计算;信息量:对消息中这种不确定性的度量。
1、…、Ilog a log a P(x)(a2,单位:bit)P(x)平均信息量:每个符号所含信息量的统计平均值。
H(x)P(x i)[lbP(x i)]P(X2)[lbP(X2)]...P(X n)[lbP(X n)](bit/符号)例:一离散信源由0,1,2,3四个符号组成,它们出现的概率分别为38,1/4,1/4,1/8,且每个符号的出现都是独立的。
重庆工程学院
教案
课程名称:数字通信技术
课程代码: 201303011
任课教师:张洪梅
授课班级: 1301001、1303201 授课时间: 2014-2015学年第1学期
重庆工程学院教案
在信号随信道特性变化时,难以保持最佳门限;在输入为连“1”或连“0”
码现已在高速网络技术中得到了应用,以前则有时作为线路码使用。
占空比指的是脉冲宽度τ与码元宽度Tb之比τ/Tb。
单极性RZ码的占空比为
RZ码的优点:发送端不必按固定频率发送信号,而接收端也不必提取同步对于差分码,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。
重庆工程学院教案
重庆工程学院教案
重庆工程学院教案
重庆工程学院教案
重庆工程学院教案
前两种方法接收端与发送端的码元定时脉冲保持同步,相应的数据传输被称为同步(Synchronous Transmission) ;
后一种方法接收端与发送端各自采用两个互不相关的时钟电路,不能同步,
发端不发送数据时,接收端一直接收高电平,接收机以较高的速度对接收的信号进行取样检测,通常的取样速率是传输码率的16倍,也就是说在一个码元长度的时间里接收机要对信号检测16次,如果测到了一次低电平,它就认为发端可能开始发一组数。