数字基带传输常用码型

基带传输之码型编码常见的传输码型有NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码及CMI码，其中最适合基带传输的码型是HDB3码。

另外，AMI码也是CCITT建议采用的基带传输码型，但其缺点是当长连0过多时对定时信号提取不利。

CMI码一般作为四次群的接口码型。

1、什么是基带传输？基带传输指的是基带信号的传输。

先看看什么是基带信号？数字通信系统所传输的原始数字信号，如计算机输出的数字码流，各种文字、图像的二进制代码，由数字电话终端送出的PCM脉冲编码信号等。

这些信号具有较低的频谱分量，所占据的频谱通常是从直流式低频段开始的，其带宽是有限的，所以称为数字基带信号。

下面讲讲基带传输；在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制，如直接在有线市话电缆中传输，利用中继方式也可以实现长距离的直接传输。

实际上，基带传输不如频带传输那样广泛，但是在基带传输中要讨论的问题在频带传输中也必须考虑，因此掌握好基带传输原理很有必要。

2、基带传输讨论的问题？主要涉及两个问题，一个是码型问题，另一个是无失真传输条件。

3、引入码型编码；如何确定二进制码组的位数，采用怎样的码型非常重要二进制码组的位数决定了它能表示的状态的多少；而确定应该采用怎样的码型，即采用怎样的电脉冲形式来表述这些二进制码组。

下面专门讨论这个问题：对于码型问题，通常会自然而然的认为，“1”就用高电平，“0”就用低电平或零表示。

但实际上没那么简单。

通常由信源编码输出的数字信号多为经自然编码的电脉冲序列，正如人们通常认为的，高电平表示1，低电平表示0，此信号虽然是名副其实的数字信号，却不适合在信道中传输。

数字通信系统一般并不采用这样的数字信号进行基带传输，因此就需要通过码型编码或码型变换将数字信号用合适的电脉冲表示。

1）、为什么信源编码输出的数字信号不适合基带传输？这种数字基带信号常常包含直流分量或低频分量，因此对于低频受限的信道，信号可能传不过去，比如说有线信道的低频特性就很差，很难传输零频率附近的分量，并且经过自然编码后，有可能出现连“0”或连“1”数据，这是的数字信号会出现长时间不变的低电平或高电平，以致接收端在确定各个码元的位置时会遇到困难。

基带传输码型的基本要求一、引言基带传输码型是数字通信中广泛使用的一种传输编码方式。

它将数字数据转换为相应的基带信号，通过传输媒介传输，并在接收端进行解码还原成原始数据。

本文将详细介绍基带传输码型的基本要求和相关技术。

二、基带传输码型的定义基带传输码型，简称基带码，是指用来表示数字信号的一种编码方式，通常将数字信号映射到不同的基带信号上。

基带码需要满足以下几个基本要求：2.1 易于识别基带码的编解码器需要具备高度可靠的性能，能够在噪声环境下正确识别传输的数字信号。

对于无线通信系统而言，基带码应该能够在各种信道条件下稳定地传输。

2.2 高效传输基带码应该能够高效地传输数据，即在给定的传输带宽和传输功率条件下，能够实现较高的数据传输速率。

高效的传输可以提高频谱利用率，降低通信成本。

2.3 具备良好的抗干扰性能基带码应该具备较好的抗干扰性能，能够在存在信道干扰和多径效应的情况下保持数据传输的可靠性。

常见的抗干扰技术包括前向纠错编码和自适应调制等。

2.4 低误码率基带码的译码器应该能够实现低误码率的传输。

误码率是衡量数字通信系统性能的重要指标之一，低误码率可以提高通信质量和可靠性。

三、常见的基带传输码型在数字通信领域，常见的基带传输码型有以下几种：3.1 非归零编码（NRZ）非归零编码（Non-Return-to-Zero）是最简单的基带传输码型之一，它将逻辑“1”映射为正脉冲，将逻辑“0”映射为负脉冲。

NRZ码具备较好的抗噪声和抗干扰性能，但是在连续传输长时间的“0”或“1”时会出现定时漂移的问题。

3.2 非归零-反转编码（NRZI）非归零-反转编码（Non-Return-to-Zero Inverted）是在NRZ码的基础上进行改进的一种传输码型。

NRZI码将逻辑“0”的信号保持不变，将逻辑“1”的信号进行反转。

NRZI码能够解决NRZ码存在的定时漂移问题，但对高频噪声和干扰较为敏感。

3.3 曼彻斯特编码曼彻斯特编码（Manchester coding）是一种差分编码方式，将逻辑“0”映射为高电平后低电平，将逻辑“1”映射为低电平后高电平。

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。

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 011100+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 011100+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 011100+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 011100+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。

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。

基带传输的常用码型有：
1. 双极性不归零码：“1”码和“0”码都有电流，“1”为正电流，“0”为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。

其优点是抗噪能力强一些，缺点是生成电路需要正负双电源供电。

2. 单极性不归零码：无电压表示“0”，恒定正电压表示“1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。

单极性的优点是可以采用单电源供电，缺点是具有直流分量，只能在直流耦合的电路中使用。

3. 双极性归零码：在每一码元时间间隔内，当发“1”时，发出正向窄脉冲；当发“0”时，则发出负向窄脉冲。

两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。

4. 单极性归零码：在每一码元时间间隔内，有一半的时间发出正电流，而另一半时间则不发出电流表示二进制数“1”。

整个码元时间间隔内无电流发出表示二进制数“0”。

5. 曼彻斯特编码：在曼彻斯特编码中，每个二进制位(码元)的中间都有电压跳变。

用电压的正跳变表示“0”，电压的负跳变表示“1”。

此外，还有差分码、密勒码、CMI码、AMI码、HDB3码等基带传输的常用码型。

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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。

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。

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。

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。

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。

1第一部分AMI码与HDB3码对传输用的基带信号的主要要求:对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。

1. AMI码（传号交替反转码）编码规则：传号(“1”)极性交替，空号(“0”)不变。

例：信码{an}： 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI: +1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1特点：（1）无直流分量和仅有小的低频分量；（2）二电平→三电平－－1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码)；（3）易于检错；（4）编、译码简单；（5）当出现长的连0串时，不利于定时信息的提取。

1.00.5s2. HDB3码编码规则：（1）当连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替；（2）当连“0”个数超过3时，4个连“0”为一组，当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有奇数个传号码，用000V取代该组四连“0”。

V 极性与其前非零码极性一致，V本身满足极性交替；（3）当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个（包括0个）传号码，用B00V取代该组四连“0”。

B极性与其前一非零码极性相反，V极性与B极性一致，V本身满足极性交替；例如：1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1 +1 0 0 0 +v 0 +1 译码：凡遇到-1 0 0 0 -1+1 0 0 0 +1+1 0 0 +1-1 0 0 -1译成：＊0 0 0 0例：HDB3：0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1代码：0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1特点:1）无直流分量、低频分量小；2）连0串不会超过3个，对定时信号的恢复十分有利；3）编码复杂，译码简单。

00000对数字基带传输常用码型HDB3码的编码规则的理解00000作者：黄小胜00000HDB3码的编码规则：00000（1）检查消息码中“0”的个数。

当连“0”数目小于等于3时，HDB3码与AMI码一致，+1与-1交替；00000（2）当连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V，称为破坏节，其中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；000000（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同（这破坏了极性交替的规则，所以V称为破坏脉冲），并且要求与相邻的V码之间必须交替。

V的取值为+1或-1；00000（4）B的取值可为0、+1或-1，以使V同时满足（3）中的两个要求；00000（5）V码后面的传号码极性也要交替。

000000例如：00000注：每一个破坏脉冲V总是与前一个非“0”脉冲极性相同。

其中非“0”脉冲包括B在内。

00000接下来我再写一串二进制码大家来写出它的HBD3码。

如下：0 00000步骤一：写成AMI码00000步骤二：将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V000000步骤三：观察B00V两端的非“0”脉冲的极性。

（若有多个B00V相连在一起，就将它们看做一个整体，观察这个整体两端的非“0”脉冲的极性）步骤一、二都很容易，接下来就是要确定B、V的值了。

这恰恰就是难点，也是我要同大家探讨的。

我们知道B有“+、-、0”三种取值，V有“+、-”两种取值。

那么我们应该怎样确定它们的值呢？000000由上面的图表，已知：00000（1）3号取“负”、14号取“正”；00000由极性交替原则与V的同前性，所以，11号V取“负”，7号V与11号V相邻，所以7号V取“正”。

00000由前同性，7号V取“正”则4号B也取“正”。

7~11为+B00+V；0000011号V取“负”则8号B也取“负”。

8~11为-B00-V。

00000（2）18号取“正”、25号取“负”；00000由（1）同理可知，22号V取“正”。

四种常用的基带传输码型matlab仿真的实验原理基带传输码型是数字信号传输中的重要概念，主要用于在信道中传输数字信号。

在基带传输中，信号的频谱很宽，为了有效地传输信号，通常需要将信号的频谱限制在一定的范围内。

常用的基带传输码型有矩形脉冲、升余弦脉冲、高斯脉冲和多相码等。

在四种常用的基带传输码型的 MATLAB 仿真实验中，实验原理如下：
1. 矩形脉冲：矩形脉冲是一种简单的基带传输码型，其频谱为无限宽。

为了限制信号的频谱，通常将矩形脉冲通过一个低通滤波器，以得到一个具有一定带宽的信号。

在 MATLAB 中，可以使用 `rectpuls` 函数生成矩形脉冲信号。

2. 升余弦脉冲：升余弦脉冲是一种常用的基带传输码型，其频谱具有一定的带宽。

在 MATLAB 中，可以使用 `rcosine` 函数生成升余弦脉冲信号。

3. 高斯脉冲：高斯脉冲是一种具有较窄带宽的基带传输码型，其频谱密度较低。

在 MATLAB 中，可以使用 `gausswin` 函数生成高斯脉冲信号。

4. 多相码：多相码是一种通过相位调制实现的基带传输码型。

在 MATLAB 中，可以使用 `square` 函数生成方波信号，然后通过调整方波的相位得到多相码信号。

在 MATLAB 仿真实验中，可以通过生成各种基带传输码型信号，并对其频谱进行分析，以了解不同码型对信号频谱的影响。

此外，还可以通过改变码型参数（如脉冲宽度、相位等），观察信号频谱的变化情况，从而深入理解基带传输码型的工作原理。