通信原理 第五章数字基带传输系统

例：
特点： 1) 有较多的电平跃变，定时信息丰富 2) 是CCITT推荐的PCM接口码型
27
综合
1．二元码
只有两电平的波形： 例如：单极性非归零码、双极性非归零码、单极型归零码、 双相码、反转码（CMI）、密勒码 nBmB码——分组码之一 编码： 原始信息码n位二进制变成m位二进制 一般：m>n∴新的码型有个，选一部分逐位分组码 例如：双相码、反转码（CMI）、密勒码为1B2B码 光纤数字传输系统用5B6B码 在低次群（码速低于200Mb/s）1B2B码还有较好的性能 高次群（三次、四次）采用5B6B可以提高20%的码速
数字基带传输



数字基带信号的特征 AMI、HDB3码 码间窜扰 部分响应系统 时域均衡原理
1
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
数字基带信号 基带传输的常用码型 基带脉冲传输与码间干扰 无码间干扰的基带传输特性 部分响应系统 无码间干扰基带系统的抗噪声性能 眼图
2
信 息 源
9
设bi为差分码，ai为原始数据
bi ai bi 1
差 分 编 码
1 0 1 原始码
1 初始为1 0 0 1 差分码
10
（6）多值波形
+3E +E -E -3E 11 10 00 01
特点：一个符号对应一个脉冲，每个符号多个比特
11
(二 ) 基 带 信 号 的 频 谱 特 性
重点是了解分析的思想 1．数学表达式和分析思路 （1）数学表达式 以二进制脉冲序列为例，g1(t)和g2(t)分别表示符号0和1， Ts为一个码元宽度
1
10 01
1
10 10
0
01 00
1
10 01
0
01 11
0
01 00
1
10 01
0
01 11
双相码
密勒码
双相码 密勒码
25
双相码 密勒码
特点： 1) 双相码下降沿跃变 2) 适合低速基带信号
26
6、CMI——反转码
编码：
“1”交替用“11”和“00” “0”用“01”
1 11 1 0 1 0 0 1 0 00 01 11 01 01 00 01
例： 01 00 11 10 10 11 00 +模0+ -+ +- -0 +0 +- -+
特点： 1) 定时容易（码元同步） 2) 无直流 3) 缺点：有帧同步问题（分组通信时）
23
4、Manchester（曼彻斯特）双相码
编码： 二进制用2个不同相位的二进制取代： 0→01 1→10 例： 1 1 0 0 1 0 1 10 10 01 01 10 01 10
1
0
8
（3）单极性归零波RZ(L) +E 特点： 1) 有电脉冲宽度比码元窄、码元有间隔 2) 每个脉冲回零 0 （4）双极性归零波 特点： 1) 有0电位间隔 2) 0，1等概时，无直流分量 （5）差分波形——相对码波形
例：初始为1，电位不变表示0，变化为1
+E 1
1
0
0
-E
1 0
1 0 0
11Leabharlann g1 (t nTs )，以概率P S (t ) S n (t )，其中S n (t ) n g (t nT )，以概率 1 P s 2

（2）分析思路 1）波形分解
S (t ) v(t ) u (t ) 稳态波 交变波 功率谱密度： P( ) Pv ( ) Pu ( )
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信号幅度取值+1、0、-1 例如： （1）传号交替反转码（AMI）、HDB3——属于1B1T码（1位二 进制对应一位三进制） （2）4B3T码 即：4个二进制对应3个三进制，传输速率低，频带利用率 高 （3）MS43、FOMOT——4B3T变形——用于高次群同轴电缆传 输
2．三元码
3．多元码
提高频带利用率 对n位二进制，可以用 元码来传，理论上M元码的频带是二 进制的1/n
(与t无关)
组成的脉冲序列将无
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5.2 基带传输的常用码型
码型 , 脉冲波形的区别 （1）代码：应编码用于传输用的码型——传输码型的选择 （2）波形：电波形应该适应信道——基带脉冲的选择

传输码型(线路码)的设计原则: 1) 便于从基带信号中提取位定时信息. 2) 对传输频带低端受限的信道,传输码型频谱不含直流分量. 3) 码型变换(码型编译码)过程不受信源统计特性影响.(传输码型的 频谱与信源的统计特性有关) 4)尽可能提高传输码型的传输效率. 5)具有内在的检错能力.

数字基带信号波形 任何数字传输系统均可等效为基带传输系统

组成基带信号的单个码元可以是矩形、升余弦脉 冲、高斯形脉冲、半余弦脉冲等。
5
单极性波形
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
双极性波形 单极性归零
双极性归零 差分波形
多值波形 3E E -E -3E
6
• 基带信号的频谱特性 数字基带信号一般是随机信号，用功率谱密 度来描述其频谱特性。
m
( f mf s )
15
2. 交变波 uT (t ) 的功率谱密度
3.
s (t ) 的功率谱密度 ps ( ) pu ( ) pv ( )

1 pu ( ) p (1 p ) G1 ( f ) G2 ( f ) Ts
2
f s p (1 p ) G1 ( f ) G2 ( f )
20
破坏极性交替 规律
HDB3码
消息代码→AMI码
没有4个以上连0→HDB3
第4个0变为同极性V,相邻V之间有偶数 个非0符号,将该小段第1个0变换反极性 B,后面的非0符号从V开始交替变化. 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 译码:V是表示破坏极性交替规律的传号,V是破坏点,译码时,找 到破坏点,断定V及前3个符号必是连0符号,从而恢复4个连0码, 再将-1变成+1,便得到消息代码.
特点：
1) 2) 3) 只有两个电平 有足够的定时信息、无直流、编码简单 缺点：带宽大
24
5、Miller（密勒码/延迟调制码）
编码： “1”用码元持续中心点跃变表示， 即：01或10，但保持边沿不跃变
例：
二进制
边界也不跃变 单个0：不跃变，且相邻码元 “0” 00或11 两个0：第2个0边界跃变，即：

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二进制信息 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 发送AMI码 +1 0 –1 0 0 0 0 0 +1 0 0 –1 +1 接收AMI码 +1 0 –1 0 0 +1 0 0 +1 0 0 –1 +1


AMI码含有冗余信息， 具有检错能力。 缺点 与信源统计特性有关，功率谱形状随传 号率（出现“1”的概率）而变化。 出现连“0”时，长时间不出现电平跳变， 定时提取困难。

设二进制随机脉冲序列，g1（t）— 0， g2（t）— 1，码元宽度 Ts，在任一码元时间Ts内 g1（t）和g2（t）出现的概率为P，1-P，且统计独 立。
g1 (t 2TS )
s (t )
Ts
g 2 (t 2TS )
7
即：消息代码的电波形 基带信号有很多种类，以矩形脉冲基带信号为例
(一 )
r (t ) an g R (t nTs ) nR (t ) n 1 jt g R (t ) G ( ) C ( ) G ( ) e d T R 2
21

归一化功率谱
HDB3
AMI P=0.5 P=0.4
1 2
1
fT
22
3．PST码（成对选择三进码）
编码规则： 二进制2个码元为一组 每组码元对应两个三进制（+、-、0）
二进制 00 01
10 11
+模 -+ 0+
+0 +-
-模 -+ 0-0 +-
注意： 在单脉冲时（10、01）， 两种模式应该交换——防止直流 漂移
29
5.3 基带脉冲传输与码间干扰

a
n
基带系统模型
r(t) GT（ω） C（ω）
d(t)
发送滤波器
s(t)
+
GR（ω）
识别 电路 nR(t)
a
n
传输信道
n(t) 接收滤波器
滤波器输入 d (t ) a (t nT ) n s
n
(1) ( 2)
30
an gT (t nTs ) 滤波器输出 s (t ) n
[ pg1 (t nTs ) (1 p) g 2 (t nTs )]
n N
N
交变波

uT (t ) sT (t ) vT (t )
2
1. 稳态波 vT (t ) 的功率谱密度
pv ( ) f s [ pG1 (mf s ) (1 p )G2 (mf s )]
接收波
限幅门限
限幅整形
抽 样