【正文】 取。實際經(jīng)驗告訴我們，所傳輸?shù)男盘栔胁粌H要有定時分量，而且定時分量還必須具有足夠大的能量，才能保證同步提取電路穩(wěn)定可靠的工作。（3） 基帶傳輸?shù)男盘柎a型應(yīng)對任何信源具有透明性，即與信源的統(tǒng)計特性無關(guān)。這一點也是為了便于定時信息的提取而提出的。信源的編碼序列中，有時候會出現(xiàn)長時間連“0”的情況，這使接收端在較長的時間段內(nèi)無信號，因而同步提取電路無法工作。為避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，基帶傳輸碼型必須保證在任何情況下都能使序列中“1”和“0”出現(xiàn)的概率基本相同，且不出現(xiàn)長連“1”或“0”的情況。當(dāng)然，這要通過碼型變換過程來實現(xiàn)。碼型變換實際上是把數(shù)字信息用電脈沖信號重新表示的過程。此外，選擇的基帶傳輸信號碼型還應(yīng)有利于提高系統(tǒng)的傳輸效率；具有較強的抗噪聲和碼間串?dāng)_的能力及自檢能力。實際系統(tǒng)中常常根據(jù)通信距離和傳輸方式等不同的要求，選擇合適的基帶碼型。 數(shù)字基帶信號 對不同的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)不同的信道特性及系統(tǒng)指標(biāo)要求，選擇不同的數(shù)字脈沖波形。原則上可選擇任意形狀的脈沖作為基帶信號波形，如矩形脈沖、三角波、高斯脈沖及升余弦脈沖等。但實際系統(tǒng)常用的數(shù)字波形是矩形脈沖，這是由于矩形脈沖易于產(chǎn)生和處理。下面我們就以矩形脈沖為例，介紹常用的幾種數(shù)字基帶信號波形。（1）.單極性波形（NRZ） 這是一種最簡單的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號波形。這種波形用正（或負(fù)）電平和零電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，也就是用脈沖的有無來表示碼元的“1”和“0”，這種波形的特點是脈沖的極性單一，有直流分量，且脈沖之間無空隙，即脈沖的寬度等于碼元寬度。故這種脈沖又稱為不歸零碼（NRZ NonReturn to Zero）NRZ波形一般用于近距離的電傳機(jī)之間的信號傳輸。（2） 雙極性波形 在雙極性波形中，用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，這種波形的脈沖之間也無空隙。此外，從信源的統(tǒng)計規(guī)律來看，“1”碼和“0”碼出現(xiàn)的概率相等，所以這種波形無直流分量。同時這種波形具有較強的抗干擾能力。故雙極性波形在基帶傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。（3） 單極性歸零波形（RZ） 這種波形的特點是脈沖的寬度（τ ）小于碼元的寬度（T ），每個電脈沖在小于碼元寬度的時間內(nèi)總要回到零電平，故這種波形又稱為歸零波（RZReturn to Zero）。歸零波形由于碼元間隔明顯，因此有利于定時信息的提取。但單極性RZ波形中仍含有直流分量，且由于脈沖變窄，碼元能量減小，因而在匹配接收時，輸出信噪比較不歸零波形的低。（4） 雙極性歸零波形 這種波形是用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制碼元的“1”碼和“0”碼，但每個電脈沖在小于碼元寬度的時間內(nèi)都要回到零電平，這種波形兼有雙極性波形和歸零波形的特點。（5） 差分波形（相對碼波形） 信息碼元與脈沖電平之間的對應(yīng)關(guān)系是固定不變的（絕對的），故稱這些波形為絕對碼波形，信息碼也稱為絕對碼。所謂差分波形是一種把信息碼元“1”和“0”反映在相鄰信號碼元的相對電平變化上的波形，差分波形中，碼元“1”和“0”分別用電平的跳變和不變來表示，即用相鄰信號碼元的相對電平來表示碼元“1”和“0”，故差分波形也稱為相對碼波形。差分波形也可以看成是差分碼序列bn 對應(yīng)的絕對碼波形，差分碼bn 與絕對碼an之間的關(guān)系可用以下的編碼方程表示 bnbn1 ⊕an （）式中，⊕為模2和運算符號。 由上式看出，當(dāng)絕對碼an 每出現(xiàn)一個“1”碼時，差分碼bn電平變化一次；當(dāng) an 出現(xiàn)“0”碼時，差分碼bn 電平與前一碼元bn1 相同?？梢?， bn 前后碼元取值的變化代表了原信碼n a 中的“1”和“0”。由式（）可以導(dǎo)出譯碼方程為 an bn1⊕bn （） 由上式可看出，譯碼時只要檢查前后碼元電平是否有變化就可以判決發(fā)送的是“1”碼還是“0”碼。（6） 多電平脈沖波形（多進(jìn)制波形） 上述各種波形都是二進(jìn)制波形，實際上還存在多電平脈沖波形，也稱為多進(jìn)制波形。這種波形的取值不是兩值而是多值的。例如，代表四種狀態(tài)的四電平脈沖波形，每種電平可用兩位二進(jìn)制碼元來表示，如00 代表3E， 代表E， 代 01 10表E，11 代表3E，這種波形一般在高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中用來壓縮碼元速率，提高系統(tǒng)的頻帶利用率。但在相同信號功率的條件下，多進(jìn)制傳輸系統(tǒng)的抗干擾性能不如二進(jìn)制系統(tǒng)。 常用的基帶傳輸碼型 前面提到，為滿足基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求，必須選擇合適的傳輸碼型?；鶐鬏斚到y(tǒng)中常用的線路傳輸型碼主要有：傳號交替反轉(zhuǎn)碼AMI 碼、三階高密度雙極性碼 3 HDB碼、分相碼Manchester 碼、傳號反轉(zhuǎn)碼CMI 碼以及4B3T 碼等。下面我們詳細(xì)地介紹這些碼型。傳號交替反轉(zhuǎn)碼AMI 碼 （ AMI Alternate Mark Inversion）碼又稱為平衡對稱碼。這種碼的編碼規(guī)則是：把碼元序列中的“1”碼變?yōu)闃O性交替變化的傳輸碼…，而碼元序列中的“0”碼保持不變。例如： 碼元序列： 1 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 00 AMI碼： 1 0011010111100 由AMI 碼的編碼規(guī)則可以看出，由于1和1各占一半，因此，這種碼中無直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，信號的能量主要集中在2 T f 處，其中Tf 為碼元速率。此外，AMI 碼編碼過程中，將一個二進(jìn)制符號變成了一個三進(jìn)制符號，即這種碼脈沖有三種電平，因此我們把這種碼稱為偽三電平碼，也稱為1B/1T 碼型。AMI碼除了上述特點外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點。但是AMI碼有一個重要的缺陷，就是當(dāng)碼元序列中出現(xiàn)長連“0”時，會造成提取定時信號的困難，因而實際系統(tǒng)中常采用AMI 碼的改進(jìn)型 HDB3碼。 HDB3 碼HDB3 （High Density Bipolar 3）是三階高密度雙極性碼，它是為了克服傳輸波形中出現(xiàn)長連“0”碼情況而設(shè)計的AMI 碼的改進(jìn)型。HDB3 碼的編碼規(guī)則是：1把碼元序列進(jìn)行AMI 編碼，然后去檢查AMI 碼中連0 的個數(shù)，如果沒有四個以上（包括四個）連0 串時，則這時的AMI 碼就是3 HDB 碼。2如果出現(xiàn)四個以上連0 串時，則將每4 個連0 小段的第4 個0變成與其前一個非0 碼（1 或1）相同的碼。顯然，這個碼破壞了“極性交替反轉(zhuǎn)”的規(guī)則，因而稱其為破壞碼，用符號V 表示（即1 記為V， 記為V） 1 。3為了使附加V 碼后的序列中仍不含直流分量，必須保證相鄰的V 碼極性交替。這一點，當(dāng)相鄰的V 碼之間有奇數(shù)個非0 碼時，是能得到保證的；但當(dāng)相鄰的V 碼之間有偶數(shù)個非0 碼時，則得不到保證。這時再將該連0 小段中的第1 個0 變成B 或B，B 的極性與其前一個非0 碼相反，并讓后面的非零碼從V 碼后開始再極性交替變化。例如： 碼元序列： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 1 000 0 1 1 AMI 碼： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 –1 000 0 1–1 HDB3 碼： 1 000V 1 0 1 B00V 1 000V 1 1 上例中，第1個V碼和第2個V碼之間，有2個非0 碼（偶數(shù)），故將第2個4 連0小段中的第1個0變成B；第2個V碼和第3個V碼之間，有1個非0碼（奇數(shù)），不需變化。最后可看出， HDB3 碼中，V碼與其前一個非0碼（1 或1）極性相同，起破壞作用；相鄰的V碼極性交替；除V碼外，包括B碼在內(nèi)的所有非0碼極性交替。雖然HDB3 碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡單。從編碼過程中可以看出，每一個V碼總是與其前一個非0碼（包括B碼在內(nèi)）同極性，因此從收到的碼序列中可以很容易地找到破壞點V碼，于是可斷定V碼及其前3個碼都為0碼，再將所有的1變?yōu)?后，便可恢復(fù)原始信息代碼。HDB3碼的特點是明顯的，它既保留AMI碼無直流分量，便于直接傳輸?shù)膬?yōu)點，又克服了長連0串（連0的個數(shù)最多3個）的出現(xiàn)，HDB3 碼的頻譜中既消除了直流和甚低頻分量，又消除了方波中的高頻分量，非常適合基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求。因此，HDB3碼是目前實際系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的碼型。雖然HDB3碼比AMI 碼的性能更好，但它仍屬于1B/1T 碼型。（3） 曼徹斯特Manchester碼曼徹斯特碼又稱數(shù)字雙相碼或分相碼，曼徹斯特碼用一個周期的方波來代表碼元“1”，而用它的反相波形來代表碼元“0”。這種碼在每個碼元的中心部位都發(fā)生電平跳變，因此有利于定時同步信號的提取，而且定時分量的大小不受信源統(tǒng)計特性的影響。曼徹斯特碼中，由于正負(fù)脈沖各占一半，因此無直流分量，但這種碼占用的頻帶增加了一倍。曼徹斯特碼適合在較短距離的同軸電纜信道上傳輸。（4） CMI 碼 CMI 碼稱為傳號反轉(zhuǎn)碼。在CMI 碼中，“1”碼（傳號）交替地用正、負(fù)電平脈沖來表示，而“0”碼則用固定相位的一個周期方波表示，CMI 碼和曼徹斯特碼相似，不含有直流分量，且易于提取同步信號。CMI 碼的另一個特點是具有一定的誤碼檢測能力。這是因為，CMI 碼中的“1”碼相當(dāng)于用交替的“00”和“11”兩位碼組表示，而“0”碼則固定地用“01” 碼組表示。正常情況下，序列中不會出現(xiàn)“10”碼組，且“00”和“11”碼組連續(xù)出現(xiàn)的情況也不會發(fā)生，這種相關(guān)性可以用來檢測因干擾而產(chǎn)生的部分錯碼。根據(jù)原CCITT 的建議，CMI碼可用作脈沖編碼調(diào)制四次群的接口碼型以及速率低于8448 kb / s的光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的線路傳輸碼型。此外，CMI 碼和曼徹斯特碼一樣都是將一位二進(jìn)制碼用一組兩位二進(jìn)制碼表示，因此稱其為1B2B 碼。 （5）4 B/3T 碼4B/3T 碼是1B/1T 碼的改進(jìn)型它把4 個二進(jìn)制碼元變換為3 個三進(jìn)制碼元。顯然，在相同信息速率的條件下，4B/3T 碼的碼元傳輸速率要比1B/1T 碼的低，因而提高了系統(tǒng)的傳輸效率。 4B/3T 碼的變換過程中需要同步信號，變換電路比較復(fù)雜，故一般較少采用。數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源 信 源 編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器 信 源譯碼器信宿信道噪聲數(shù)字信源數(shù)字信宿編碼信道 余弦滾降基帶傳輸系統(tǒng)升余弦滾降傳輸特性H(ω)可表示為 H(ω)是對截止頻率ωb的理想低通特性H0(ω)按H１(ω)的滾降特性進(jìn)行“圓滑”得到的，H1(ω)對于ωb具有奇對稱的幅度特性，其上、下截止角頻率分別為ωb+ωωbω1。它的選取可根據(jù)需要選擇，升余弦滾降傳輸特性H1(ω)采用余弦函數(shù)， 此時H(ω)為 稱為滾降系數(shù)。余弦滾降系統(tǒng)基于matlab仿真源程序如下:% 數(shù)字基帶信號傳輸 碼間串?dāng)_ 升余弦滾降系統(tǒng)的頻譜及其時域波形% 文件名 Ts=1。N=17。dt=Ts/N。df=(*Ts)。t=10*Ts:dt:10*Ts。f=2/Ts:df:2/Ts。a=[0,1]。for n=1:length(a) for k=1:length(f) if abs(f(k))*(1+a(n))/Ts Xf(n,k)=0。 elseif abs(f(k))*(1a(n))/Ts Xf(n,k)=Ts。 else Xf(n,k)=*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))*(1a(n))/Ts)))。 end。 end。 xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(14*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps)。endsubplot(211)。plot(f,Xf)。axis([1 1 0 ])。xlabel(39。f/Ts39。)。ylabel(39。升余弦滾降系統(tǒng)的頻譜39。)。legend(39。α=039。,39。α=39。,39。α=139。)。subplot(212)。plot(t,xt)。axis([10 10 ])。xlabel(39。t39。)。ylabel(39。升余弦滾降系統(tǒng)的時域波形39。)。legend(39。α=039。,39。α=39。,39。α=139。)。程序運行結(jié)果如下圖所示：在上述運行結(jié)果中我們可以看出，頻域波形在滾降段中心頻率處呈奇對稱特性，滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則。圖可證明，滾降系數(shù)越大，超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展量越大，要求帶寬增大。 時域波形中，滾降系數(shù)越大，波形的拖尾衰減越快，對位定時精度要求越低。 眼圖眼圖是指利用實驗的方法估計和改善（通過調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形。觀察眼圖的方法是：用一個示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(diào)整示波器掃描周期，使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步，這時示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱 為 “眼圖”。從“眼圖”上可 以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。眼圖 的 “眼睛” 張開的大小反映著碼間串?dāng)_的強弱。 “眼睛”張的 越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越??；反之表示碼間串?dāng)_越大。 　　當(dāng)存在噪聲時，噪聲將疊加在信號上，觀察到的眼圖的線跡會變得模糊不清。若同時存在碼間串?dāng)_ ， “眼睛”將 張開得更小。與無碼間串?dāng)_時的眼圖相比，原來清晰端正的細(xì)線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正。眼圖對于展示數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息：可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強弱，有助于直觀地了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評價一個基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。（ 1 ）最佳抽樣時刻應(yīng) 在 “眼睛” 張開最大的時刻。 （ 2 ）對定時誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。斜率越大，對定時誤差就越靈敏。