【正文】 第 6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 數(shù)字基帶信號及其頻譜特性 基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串?dāng)_ 無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性 基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能 眼圖 時域均衡 第 6章學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握 AMI、 HDB3碼的編、譯碼規(guī)則、無碼間干擾的條件、奈奎斯特第一準(zhǔn)則、基帶傳輸系統(tǒng)誤碼率； 理解基帶傳輸系統(tǒng)的模型、碼間干擾的概念； 了解碼型的概念和常用的幾種碼型、眼圖的物理意義、時域均衡的原理。 作業(yè)： P174 1 1 13 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 定義：包括了調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng) 調(diào)制器 信道 解調(diào)器 干擾 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 基本結(jié)構(gòu)： 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 定義：不使用調(diào)制和解調(diào)裝置而直接傳送基 帶信號的系統(tǒng) 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 信道信號形成器 信道 接收濾波器 抽樣判決器 干擾 n(t) 同步 提取 基帶脈沖輸入 GT(ω) C(ω) GR(ω) 基帶脈沖輸出 在實際應(yīng)用場合，數(shù)字基帶傳輸不如頻帶傳輸那樣廣泛，但研究基帶傳輸系統(tǒng)仍是十分有意義的： 1. 在利用對稱電纜構(gòu)成的近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)廣泛采用了這種傳輸方式； 2. 基帶傳輸系統(tǒng)的許多問題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題； 3. 任何一個采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)可等效為基帶傳輸系統(tǒng)來研究。 數(shù)字基帶信號及其頻譜特性 數(shù)字基帶信號 數(shù)字基帶信號是指消息代碼的電波形 ， 它是用不同的電平或脈沖來表示相應(yīng)的消息代碼 。 數(shù)字基帶信號的波形有很多 ， 常見的有 矩形脈沖 、 三角波 、 高斯脈沖和升余弦脈沖 等 。 基帶信號的單個碼元波形 g(t) t 矩形脈沖 g(t) t 三角形脈沖 g(t) t 升余弦脈沖 g(t) t 半余弦脈沖 因為 矩形脈沖易于形成和變換 ，所以最常用的是矩形脈沖。 傳輸碼型 (又稱線路碼 )的選擇原則： (1) 碼型中包含的低頻 、 高頻分量盡量少； (2) 碼型中應(yīng)包含定時信息 ， 以便定時提?。? (3) 碼型變換設(shè)備要簡單可靠； (4) 碼型具有一定檢錯能力 ， 若傳輸碼型有一定的規(guī)律性 ， 則就可根據(jù)這一規(guī)律性來檢測傳輸質(zhì)量 ， 以便做到自動檢測 。 (5) 高的編碼效率 。 ttttttttt0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0二進制代碼( a )( b )( c )( d )( e )( f )( g )( h )( i )數(shù)字基帶信號碼型 (a)單極性 (NRZ)碼 ； (b) 雙極性 (NRZ)碼； (c) 單極性歸零 (RZ)碼； (d) 雙極性歸零 (RZ)碼； (e) 差分碼； (f) 極性交替碼 (AMI)； (g) 三階高密度雙極性碼 (HDB3)； (h) 分相碼； (i) 信號反轉(zhuǎn)碼 (CMI) 1. 單極性不歸零 (NRZ)碼 信號脈沖的零電平和正電平分別對應(yīng)著二進制代碼 0和 1， 碼元之間無時間間隔 。 0 1 0 1 1 0 0 1 +E 0 易于用 TTL、 CMOS電路產(chǎn)生； 有直流分量， 要求傳輸線路具有直流傳輸能力，因而不適應(yīng)有交流耦合的遠距離傳輸。 不能直接提取位同步信息； 接收單極性 NRZ碼的判決電平應(yīng)取“ 1”碼電平的一半，不穩(wěn)定。 2. 雙極性不歸零 (NRZ)碼 脈沖的正、負電平對應(yīng)于二進制代碼 0， 碼元之間無時間間隔 。 0 1 0 1 1 0 0 1 +E E 0和 1等概時無直流分量， 但不等概時仍存在； 接收端判決門限為 0（可接地），容易設(shè)置并且穩(wěn)定， 因此抗噪聲性能好； 可以在電纜等無接地線上傳輸； 0和 1等概時不能提取同步信號。 3. 單極性歸零 (RZ)碼 其特征是所用脈沖寬度比碼元寬度窄，占空比τ/Ts1。 0 1 0 1 1 0 0 1 +E 0 單極性 RZ碼與單極性 NRZ碼比較， 仍具有單極性碼的一般缺點， 主要優(yōu)點是可以直接提取同步信號 。 它是其它碼型提取同步信號需采用的一個過渡碼型。 對于適合在信道傳輸?shù)荒苤苯犹崛⊥叫盘柕拇a型， 可先變?yōu)閱螛O性歸零碼，再提取同步信號。 4. 雙極性歸零 (RZ)碼 0 1 0 1 1 0 0 1 +E E 它具有雙極性不歸零波形的特點， 0、 1等概時，不能提取同步信號。 5. 差分碼（相對碼） 差分碼波形是以相鄰碼元的電平變化來表示二進制符號 “ 1”，電平不變化表示二進制符號 “ 0”。 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 差分編碼 bn： +E E 參考電平 消息 an： n n n 1b = a b?（ AMI碼） AMI(Alternate Mark Inversion)碼在將信息碼編成傳輸碼時遵循以下規(guī)則： 原信息碼的 “ 0”仍編為傳輸碼的 0； 原信息碼的 “ 1”在編為傳輸碼時，交替地變換為 +1， 1 ， +1， 1， … 。 信息碼序列： 0 100 1000 1 10 1… AMI碼： 0+1001000+110+1… 由 AMI碼的編碼規(guī)則看出，它已從一個二進制符號序列變成了一個三進制符號序列。一個二進制符號變換成一個三進制符號所構(gòu)成的碼稱為 1B/1T碼型。 ?AMI碼型對應(yīng)的信號序列無直流成分，比較適宜于在信道中傳輸；同時編譯碼關(guān)系簡單，誤碼容易分辨。 ?AMI的缺點在于，當(dāng)出現(xiàn)長的連 0串時不利于提取定時信號。 （ HDB3碼） HDB3 (High Density Bipolar 3)是改進的 AMI碼，它克服了 AMI碼的缺陷而保留了其合理性能。被 CCITT推薦使用。 例 HDB3編碼 信息碼： 0 100 1000 0 1000 0 1 1 0 00 0 1… AMI碼： 0+100 1000 0+1000 0 1+1 0 00 0 1… HDB3碼： 0+100 1000 V+1000+V1+1B180。00V+1… （多電平碼波形） 在一個碼元間隔時間內(nèi)信號電平可以是多個不同的電平，可以達到更高速率的數(shù)據(jù)傳輸。 00 10 01 11 10 11 00 01 10 +E E +3E 3E 注：表示信息碼元的單個脈沖的波形并非一定是矩形的， 可以是三角波、高斯脈沖和升余弦脈沖等。 若表示各碼元的波形相同而電平取值不同，則數(shù)字 基帶信號可表示為： 式中， an － 第 n個碼元所對應(yīng)的電平值 Ts － 碼元持續(xù)時間 g(t) －某種脈沖波形 ???????nsn nTtgats )()( 一般情況下，數(shù)字基帶信號可表示為一隨機脈沖序列： 式中， sn(t)可以有 N種不同的脈沖波形。 ??????nn tsts )()(數(shù)字基帶信號 s(t)可表示為： () ()nnst????? ?12()( ) ( )()sn n ssg t n Ts t a g t n Tg t n T??? ? ? ???，以概率 P出現(xiàn)，符號“ 0” ， 以概率 (1P)出現(xiàn) ，符號“ 1” () 用 g1(t) 代表二進制符號“ 0”的波形 用 g2(t) 代表二進制符號“ 1”的波形 ???????nsn nTtgats )()(() 基帶信號的頻譜特性 12( ) [ ( ) ( 1 ) ( ) ] ( )s s nnnv t P g t n T P g t n T v t??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? 為了使頻譜分析的物理概念清楚 ， 推導(dǎo)過程簡化 ， 我們可以將信號 s(t)分解成 穩(wěn)態(tài)波 v(t)和交變波 u(t)， 即： s(t)= v(t)+ u(t)。 穩(wěn)態(tài)波 ， 即是隨機序列 s(t)的統(tǒng)計平均分量 ，它取決于每個碼元內(nèi)出現(xiàn) g1(t)、 g2(t)的概率加權(quán)平均 ， 因此可表示成 () 其波形如圖 62所示 ， 顯然 v(t)是一個以 Ts為周期的周期函數(shù) 。 圖 6 –2 隨機脈沖序列示意波形 g2( t ＋ 4 Ts)g1( t ＋ 3 Ts)g1( t ＋ 2 Ts)g2( t ＋ Ts)g ( t )g1 ( t )g2( t － Ts)g2( t － 2 Ts)ttO－ Ts2Ts2O－ Ts2－ TsT