通信原理-第6章数字基带传输系统1

第六章 数字基带传输系统,6.1 引言6.2 数字基带信号及其频谱特性6.3 基带传输的常用码型6.4 基带脉冲传输与码间干扰6.5 无码间干扰的基带传输特性6.6 无码间干扰基带传输系统的抗噪声性能6.7 为改善数字信号基带传输性能的措施6.8 眼图,6.1 引言,数字信号传输问题：在规定传输速率下，有效地控制码间干扰，同时具有抗加性高斯白噪声的最佳性能，使发、收两端实现信号的同步通信。关键问题：如何保证准确地传输数字信号？实际上，是如何解决有效性、可靠性问题？,引言,数字信号传输的基本方式：基带传输（baseband transmission）频带传输（bandpass transmission）基带传输的基本特点：含有丰富的低频分量以及直流分量基带传输是频带（带通）传输的基础,基本概念：,不经调制的原始数据信号称为基带信号，基带信号的频带是从直流到某个截止频率的频带，类似于经过带宽低通滤波后的频带。其带宽是有限的，功率谱密度是低通型的。直接利用基带信号通过传输信道进行传输的方式称为基带传输。通常基带传输的距离有限，数据传输速率较高，在数字通信系统中得到广泛应用，如计算机局域网通信。直接传送基带信号的系统称为基带传输系统。它不使用调制和解调装置。,数字信号的传输：,通信的任务是准确迅速地传递信息。信源信号经过信源编码之后成为离散的二进制数字信号。可以用一些离散的波形来代替这些数字信号。这些离散的信号可以直接进行传输，或者调制到载波上进行传输。两种最基本的数字信号的传输方式：基带传输和频带传输。基带传输：传输距离较近（计算机-打印机）；频带传输：传输距离较远（微波通信，移动通信）。,数字信号的传输：,来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的二进制序列，电传机输出的代码，或者是来自模拟信号经数字化处理后的PCM码组等等都是数字基带信号。这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输：数字基带传输。而大多数信道，如各种无线信道和光信道，数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移到高载处才能在信道中传输：数字频带（调制或载波）传输。,数字通信系统模型：,数字通信系统通用模型,各组成部分的功能：,信源输入电信号进行有效编码（信源编码），形成信息序列（一般为二进制数字序列）；往往同时产生差错控制编码信号（信道编码），以提高信息传输的可靠性。调制器将信息序列变换为相应的信号波形，便于在通信信道中进行传输。数字通信系统包括数字基带传输系统和数字频带传输系统（数字调制系统）。,编码,编码：泛指一切从一个数字序列到另一个数字序列的映射。为了达到某种特别的目的，可能会引入各种不同的编码，这些目的包括压缩数据（信源编码）、加密、抵抗噪声（信道编码）、扩频通信、控制功率谱密度、有利同步等等。,数字信号基带传输系统：,数字信号的基带传输：在短距离的有线通信或利用再生中继进行的长距离有线通信中，数字基带信号可以直接传送。数字信号的载波传输或调制传输：在有些信道（特别是无线信道和光纤信道），数字基带信号必须经过调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。,数字信号载波传输和基带传输系统：,基带传输系统结构：,码型变换：数字信号电脉冲的表示过程，变换成适合传输的码型（传输码：Line Codes）。发送 滤波器：产生适合于信道传输的基带信号，码基带信号变换。,各组成部分的功能：,信源相当于用户的数据终端设备，它由传感器转换产生数据脉冲序列。信道信号形成器对输入数据序列进行码型变换和波形变换处理，使其适合于信道传输的需要。码型变换器/脉冲形成器传输信道通常为有线信道，信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是随机变化的。另外在进行信号传输时会受到外界干扰或叠加不同程度的噪声，使信号波形受到影响，产生失真或错误（信道还会进入噪声）。,各组成部分的功能：,接收滤波器滤除带外噪声，尽量减少或消除噪声及波形的失真和串扰（信道特性均衡），使输出的基带波形有利于抽样判决。抽样判决器在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号，以供信宿接收使用。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。,数字基带传输系统各组成部分点的波形,数字调制（频带传输）系统结构：,基带传输系统研究的意义：,虽然在实际数字通信系统中，频带传输系统较基带传输系统要广泛，但基带传输系统的理论具有共性。窄的带通信号、线性带通系统能够用等效低通信号、低通系统表示。线性调制的频带传输系统可以用基带传输系统表示，即带通信号经过带通系统的问题完全可以等价为基带信号经过基带系统的问题。带通系统的基带等效，对于通信问题的分析及仿真都会带来很大的便利。基带传输系统仍在继续发展，不仅在低速数据传输，而且在高速数据传输都有应用。,6.2 数字基带信号及其频谱特性,数字基带信号是数字信息的电脉冲（码型）表示，不同码型具有不同的频谱结构，合理地设计数字基带信号以使数字信息变换为适合于给定信道传输特性的频谱结构，是基带传输首先要考虑的问题。为了分析消息在数字基带传输系统中的传输过程，先分析数字基带信号及其频谱特性是必要的。数字基带信号可以有很多种类型，可以用不同的码元波形表示基带信号。常用的基带信号码型有二元码、三元码（AMI、HDB3）、多元码等。,数字基带信号码型的分类：,根据码型所包含的电平幅度取值可分：二元码（Binary Line Coding）：NRZ，RZ，差分码，数字分相码（分相码，曼彻斯特码），CMI码（传号反转码），5B6B码三元码：被广泛用作PCM传输码型。利用信号幅度取值1，0，1来表示二进制数字“1”和“0”，而不是将二进制数变为三进制数，又称为“准三元码”或“伪三元码”。信号交替反转码：HDBn码，HDB3码；AMI码多元码M进制码：2B1Q码（ISDN所应用的144kbps）,最基本的基带信号码波形（码型）：,1. 单极性码波形（二元码）2. 双极性码波形（二元码）3. 单极性归零码波形（二元码）4. 双极性归零码波形（二元码）5. 差分码波形（二元码）6. 多元码波形（多电平码波形、多元码）,数字基带信号的常用码型：,接口码型建议标准：,1. 单极性非归零码波形（NRZ）,单极性码波形是由0电平表示二进制符号“0”，用正电位表示二进制符号“1”，如TTL、CMOS。NRZ：Unipolar Nonreturn-to-zero Coding 特点是在一个码元时间内或者有电压（电流），或者无电压（电流），电极性单一（无负极性），必有一值为零，码元之间无时间间隔，存在直流成分，不适应有交流耦合的远距离传输。且抽样判决电平与信号幅度有关，易受信道特性变化影响。该波形经常在近距离传输（如印制板内或印制板间）和数字调制设备中使用。,2. 双极性非归零码波形（BNRZ）,双极性码波形是由正电平表示二进制符号“1”、负电位表示二进制符号“0”。BNRZ：Bipolar Nonreturn-to-zero Coding 特点是码元之间无时间间隔，若符号“0”、“1”等概率出现，则使用此波形的系统将没有直流成分，有利于在信道中传输，并且在接收端恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。该波形常在CCITT的V系列接口标准（数字调制设备）和RS-232C接口标准中使用。,3. 单极性归零码波形（ RZ ）,单极性归零码波形是用正向脉冲表示二进制符号“1”，用0电平表示二进制符号“0”。正向脉冲即是在码元间隔时间内电平上升为高电位后紧接着又返归为零，正向脉冲宽度小于码元的宽度（可取脉冲占空比为1/2）。但包含位定时信号分量，通常作为一种过渡码型。该波形常在近距离内实行波形变换时使用。,0 1 0 1 1 0 0 1,4. 双极性归零码波形（ BRZ ）,双极性归零码波形是由正向脉冲表示二进制符号“1”，负向脉冲表示二进制符号“0”。正向脉冲和负向脉冲都在码元间隔时间内返归到零，即相邻脉冲间必有零电位间隔。很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步（包含丰富的位定时信号分量）。,0 1 0 1 1 0 0 1,+E,-E,5. 差分码波形（相对码）,差分码波形是以相邻码元的电平变化来表示。电平变化表示二进制符号“1”，电平不变化表示二进制符号“0”。Differential Coding差分码波形代表的信息符号仅与相邻码元的电位变化有关，而与电平的极性无关，所以称这种码形为相对码波形。编、译码简单。差分码波形通常在相位调制系统中使用，解决相位模糊问题（消除设备初始状态的影响）。,0 1 0 1 1 0 0 1,+E,-E,6. 多元码波形（多电平码波形）,在一个码元间隔时间内，用于表示信息的多种不同符号或符号组合，可以达到更高速率的数据传输。信号电平可以用多个二进制符号表示，适宜于高速数据传输系统。,00 10 01 11 10 11 00 01 10,+E,-E,+3E,-3E,对于四进制码波形，在码元速率（码元时间）相同情况下，四进制码传输的信息速率是二进制的2倍，故可以达到更高速率的数据传输，提高频带利用率。这在第1章已经讨论过。,基带信号的单个码元波形：,基带信号的基本波形说明：,选择合适的码型后，还需要考虑用何种波形表示所选择码型常用的码型都是以矩形脉冲为基础的，但矩形脉冲上升、下降沿是突变的，其低频和高频成分较丰富，占用带宽也较宽，且不易实现，未必是合适波形合适波形还有比较平滑的升余弦脉冲等奈奎斯特准则将发送滤波器、信道、接收滤波器三者集中为总的基带传输系统，进而对其基带传输系统的特性和接收响应的波形提出要求，其目的是消除在抽样判决时出现的码间干扰,基带信号的基本波形说明：,基带信号的单个码元波形未必是矩形，可以是多种多样的波形。实际上，通常基带信号是一个随机脉冲序列信号。基带信号的电平值也未必仅仅用二进制“0”和“1”表示；可以是多种电平值（0、1或-1 、1等）。上述是最基本几种基带信号只适宜设备内部和近距离传输的波形，因为都含有丰富的低频甚至直流分量。数字通信在接收端抽样判决时，判决电平宜取码元对应高、低电平之中值。对于单极性码波形，由于信道传输特性及干扰等因素，“1”码电平会变化，导致判决电平无法稳定在最佳值，引起判决失误；对于双极性码波形，判决电平为0电平，不会受到其它影响，故双极性码波形应用更为广泛，而单极性码波形往往作为过渡性码波形使用。,6.2.1 基带信号波形的表示式,设用g1(t)表示代表二进制符号“0”的波形，用g2(t)表示代表二进制符号“1”的波形， Ts表示码元的时间宽度，基带信号序列可以写成表示式（P92）： s(t)=an gn(t)=an g(t-nTs) = sn(t) n=- n=- n=- 其中随机序列an表示第n个信息符号对应的电平值（0、1或-1、1），一般情况下sn(t)可以有N种不同的脉冲波形。 g(t-nTs) =可以证明，基带信号s(t)的均值和自相关函数均是周期为Ts的周期性函数，是平稳随机过程。s(t)为数字脉冲幅度调制(PAM),g1(t-nTs), 出现符号“0”时，概率为P,g2(t-nTs), 出现符号“1”时，概率为1-P,PAM序列s(t)由g1(t-nTs)和g2(t-nTs)基本波形组成，且为周期Ts的周期性函数。g1(t-nTs)和g2(t-nTs)统计独立。发送脉冲波形（矩形、升余弦、高斯、半余弦脉冲）由于数字基带信号是一个随机脉冲序列，没有确定的频谱函数，所以只能用功率谱来描述它的频谱特性。功率谱密度Ps() R()自相关函数。码元an 是广义平稳随机过程，它的自相关函数为Ra(k)=E(an,an+k)。,基带信号波形表示式说明：,6.2.2 基带信号的频谱特性,数字基带信号是随机信号。不能用确定信号的频谱方法分析，随机信号的频谱特性要用功率谱密度描述。具体步骤：1.设an广义平稳，证明s(t)是循环平稳随机过程2.对s(t)的自相关函数Rs(t,t+)求时间平均值/Rs()3.求/Rs()的Fourier变换，得Ps(f)4.求an的自相关函数,基带信号的频谱特性,通过频谱分析可以了解基带信号传输中很多重要问题：根据功率谱的特点设计传输信道以及合理的传输方式（了解频谱分量）是否有直流成分是否含有定时信号（提取同步信号的离散分量）基带信号的带宽等。由于任何波形都可以分解为若干个波形的叠加，周期信号的频谱是离散的，为简化过程，把基带信号s(t) 分解为稳态项v(t)（周期信号） 和交变项u(t) （功率型随机信号） 。,s(t) 的稳态项v(t) 和交变项u(t)：,设ST()为s(t)的频谱函数，则可以用功率谱密度表示s(t)的频谱特性，其功率谱密度为（P17） Ps()=lim T 设T为截取时间，即 T=(2N+1)Ts N 则序列s(t)截短项为 sT(t)=sn(t) = vT(t)+ uT(t) n=-N 则 Ps()=lim N,EST()2 T,EST()2 (2N+1)Ts,sT(t) 的稳态项vT(t)：,稳态项v(t)可看作随机脉冲序列s(t) 的平均分量（统计平均分量），它取决于每个码元内出现g1(t)和g2(t) 的概率加权平均。稳态项的截短项vT(t) 可表示为 N vT(t) = Pg1(t-nTs) + (1-P)g2(t-nTs) n=-NvT(t)是以Ts为周期的周期函数，可以用傅氏级数求出离散频谱。通过稳态项v(t) 可以知道s(t)中是否有直流成分和可供提取同步信号用的离散分量。,sT(t) 的交变项uT(t)：,交变项的截短项uT(t) = sT(t)-vT(t) 。 当它以概率P出现时有 uT(t) = g1(t-nTs) - vT(t) ；当它以概率(1-P)出现时有uT(t) = g2(t-nTs) - vT(t) 交变项的截短项vT(t) 可表示为uT(t) = = ang1(t-nTs)- g2(t-nTs)其中an =,1-P ，以概率P出现,-P，以概率1-P出现,(1-P)g1(t-nTs)- g2(t-nTs)，以概率P出现,-Pg1(t-nTs)- g2(t-nTs)，以概率1-P出现,1 稳态项v(t) 的功率谱密度Pv()：,s(t)的功率谱密度可以分别用v(t) 和u(t)的功率谱密度表示，即 Ps() = Pv() + Pu() v(t) = Pg1(t-nTs) + (1-P)g2(t-nTs) n=- 用傅氏级数展开则(s=2fs) v(t) = Cmejmst m=-其中 Cm= 1/Ts-Ts/2Ts/2 v(t)e-jmstdt = fs PG1(mfs) + (1-P)G2(mfs)而 G1(mfs) =- g1(t)e-jmstdt G2(mfs) =- g2(t)e-jmstdt, 稳态项v(t) 的功率谱密度Pv()为（Parseval定理）,Pv() =|fsPG1(mfs)+(1-P)G2(mfs)|2(f-mfs) m=-稳态项v(t)产生的的功率谱密度Pv()是离散谱。冲激函数：- (f-mfs) df = 1 当f mfs 时，(f-mfs) = 0m=0，对应直流分量；m=1，对应定时分量。,2 交变项uT(t)的功率谱密度Pu()：,设UT()为u(t)的频谱函数，用功率谱密度表示u(t)的频谱特性，其功率谱密度为 Pu()=lim T 设T为截取时间，即 T=(2N+1)Ts N 则序列u(t)截短项为 uT(t)=un(t) n=-N 则 Pu()=lim N,EUT()2 T,EUT()2 (2N+1)Ts,UT() =- uT(t)e-jtdt N = an- g1(t-nTs) - g2(t-nTs) e-jtdt n=-N N = ane-jnTs G1() - G2() n=-N其中G1() =- g1(t)e-jtdt， G2() =- g2(t)e-jtdt | UT()|2 = UT() U *T() N N=amanej(n-m)TsG1()-G2()G*1()-G*2() m=-N n=-N其统计平均值为 E|UT()|2 = N NE(aman)ej(n-m)TsG1()-G2()G*1()-G*2() m=-N n=-N,aman= a2n = Ea2n = P(1-P)2 + (1-P)P2 = P(1-P)当mn时， aman =Eaman= P2(1-P)2 + (1-P)2P2 + 2P(1-P)(P-1)P = 0 E|UT()|2 = (2N+1)P(1-P)| G1()-G2()|2 Pu()=lim E|UT()|2/(2N+1)Ts N = P(1-P)|G1()-G2()|2 / Ts， u(t)产生的是连续谱，其Pu()与g1(t)和g2(t)的频谱及出现的概率P有关。,当m=n时，,1-P2，以概率P出现,P2，以概率(1-P)出现,1-P2，以概率P2出现,P2，以概率(1-P)2出现,-P(1-P)，以概率2P(1-P)出现, Ps() = fsP(1-P)|G1(f)-G2(f)|2 + |fsPG1(mfs)+(1-P)G2(mfs)|2(f-mfs) m=-这是双边功率谱密度表达式。Ps()=2fsP(1-P)|G1(f)-G2(f)|2+f2s|PG1(0)+(1-P)G2(0)|2(f) + 2f2s | PG1(mfs)+(1-P)G2(mfs) |2(f-mfs) m=1这是单边功率谱密度表达式。功率谱与脉冲形状和数字序列相关性有关。采用差分编码不改变功率谱密度；采用多进制编码后，功率谱密度形状不变，但主瓣带宽缩减为原来的1/log2M。（注意独立等概的假设）,3 s(t)的功率谱密度Ps() = Pu() + Pv(),离散频谱。直流成分，m=0；同步成分，m=1,连续频谱,s(t)的功率谱密度Ps() 是由交变项u(t)产生的连续频谱和稳态项v(t)产生的离散频谱组成。实际应用中，数字信号g1(t)g2(t)，P0或1，连续频谱总是存在的。它包含无穷多频率成分，不可能直接提取某一频率成分作为同步信号。对于连续频谱主要关注它的分布规律，确定信号的带宽。稳态项v(t)产生的直流成分未必都存在。当PG1(0)+(1-P)G2(0)=0时，直流成分不存在。如双极性码，g1(t)=-g2(t)，只要P=1/2即可。稳态项v(t)产生的离散频谱也未必存在，如双极性码，g1(t)=-g2(t)，只要P=1/2即可。离散频谱对从脉冲序列中直接提取离散分量特别重要（如fs成分是否存在对同步信号提取最重要）。,功率谱密度Ps()的物理意义：,当功率谱密度中存在频率fs的离散频谱时，可以直接用滤波法提取位同步（定时）信号，第13章讨论。讨论的功率谱密度Ps()公式不仅可用于二进制基带信号，同样适用于二进制调制信号。Ps()公式仅适用于二进制（二元码）信号，不适用三进制（三元码：AMI、HDB3）、多元码等（马尔可夫过程）。连续谱决定信号带宽；离散谱确定直流和单频（nfs）分量，特别是位同步（定时）信号fs分量。,功率谱密度Ps()的物理意义：,数字基带信号s(t)的功率谱密度不仅与发送脉冲波形g(t)的频谱特性有关，还与随机序列an的相关特性有关。如果将随机序列变换编码为其他随机序列，则能够改变其功率谱特性。即如果将不相关序列进一步编码为相关序列，即在符号之间引入记忆，则可改变它的功率谱特性。,功率谱密度Ps()的物理意义：,例：单极性NRZ波形s(t)的功率谱密度Ps(),解：设g1(t)=0，g2(t)=g(t)；双边功率谱密度为 Ps() = fsP(1-P)|G(f)|2 + |fs(1-P)G(mfs)|2(f-mfs) m=-当P=1/2，且g(t)为矩形脉冲（NRZ）时， g(t) =其频谱函数G(f) = TsSa(fTs) = TsSin(fTs)/(fTs) Ps() = TsSa2(fTs)/4+ (f)/4单边功率谱密度为 Ps() = TsSa2(fTs)/2+ (f)/4此时只有直流成分（m=0）这个离散分量和连续频谱，而没有mfs这些离散频谱，因而无定时分量 。,1， |t|Ts/2,0， 其他t,讨论：,其频谱函数为当 f = mfs 时：若m = 0，G(0) = Ts Sa(0) 0，故功率谱Ps(f)中存在直流分量。 若m 0的整数，频谱Ps(f)中离散谱为零，因而无定时分量。,例 单极性RZ波形s(t)的功率谱密度Ps(),解：设g1(t)=0，g2(t)=g(t)为半占空归零矩形脉冲；脉冲宽度=Ts/2，当P=1/2，且为矩形脉冲时，其频谱函数G(f) = Ts/2Sa (fTs/2)双边功率谱密度为 Ps(f) = TsSa2(f Ts/2)/16+ Sa2(m/2)/(f-mfs)/16 m=-此时含有直流成分离散分量和连续频谱，且具有mfs离散频谱（奇次项），可以提取位同步信息。,讨论：,其频谱函数为当 f = mfs 时：若m = 0，G(0) = Ts Sa(0)/2 0，故功率谱Ps(f)中存在直流分量。若m为奇数，Ps(f)存在离散谱，因而有定时分量（m=1时） 若m为偶数， Ps(f)无离散谱。,单极性信号功率谱密度Ps()：,单极性信号的功率谱密度如下图所示,例：双极性NRZ波形s(t)的功率谱密度Ps(),解：设g1(t) = -g2(t) = g(t)；双边功率谱密度为 Ps() = 4fsP(1-P)|G(f)|2+|fs(2P-1)G(mfs)|2(f-mfs) m=-当P=1/2， 且g(t)为矩形脉冲时， g(t) =其频谱函数G(f) = TsSa(fTs) Ps() = TsSa2(fTs)单边功率谱密度为 Ps() = 2TsSa2(fTs)此时无直流成分和离散频谱，只有连续频谱。,1， |t|Ts/2,0， 其他t,双极性信号功率谱密度Ps()：,双极性信号的功率谱密度如下图所示,例 单极性RZ波形s(t)的功率谱密度Ps(),解：=Ts/2，当P=1/2，且为矩形脉冲时，其频谱函数G(f) = Ts/2Sa (fTs/2)双边功率谱密度为 Ps(f) = TsSa2(f Ts/2)/16+ Sa2(m/2)/(f-mfs)/16 m=-此时含有直流成分离散分量和连续频谱，且具有mfs离散频谱（奇次项），可以提取位同步信息。,例 双极性RZ波形s(t)的功率谱密度Ps(),解：=Ts/2，当P=1/2，且为矩形脉冲时，双边功率谱密度为Ps(f) = TsSa2(f Ts/2)/4此时不含直流成分和离散分量。但RZ码的带宽加倍。,四种基本码的功率谱密度Ps()波形：,单极性NRZ,双极性NRZ,-2fs -fs 0 fs 2fs f,0.0625Ts/16,单极性RZ,双极性RZ,0.025,0.025,信号的传输波形：,在模拟通信中：要求传输信号的波形无失真或无畸变，因为信号的波形即为传送的信息。在数字通信中：并不要求传输信号的整个波形无失真（不变），只要求传输波形的某些特征不变。即抽样点值无失真。抽样方式：1. 点态抽样（Nyquist第一准则）2积分抽样,基带信号的频谱特性小结：,研究随机脉冲序列的功率谱是十分有意义的，根据连续谱可以确定序列的带宽，根据离散谱，可以确定能否从脉冲序列中直接提取定时分量。二进制基带信号的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数G1(f)和G2(f) 。时间波形的占空比越小，占用频带越宽。若以谱的第1个零点计算， NRZ( = Ts)基带信号的带宽为BS = 1/ = fs ；RZ( = Ts / 2)基带信号的带宽为BS = 1/ = 2fs 。其中fs = 1/Ts ，是位定时信号的频率，它在数值上与码元速率RB相等。,基带信号的频谱特性小结：,单极性基带信号是否存在离散谱取决于矩形脉冲的占空比。“0”、“1”的单极性NRZ信号中没有定时分量，若想获取定时分量，要进行波形变换；单极性RZ信号中含有直流分量、fs、fs奇次谐波项，可以直接提取定时分量。等概的双极性信号没有离散谱，也就是说没有直流分量和定时分量。,6.3 基带传输的常用码型,基带信号是代码的一种电信号表示形式。在基带传输系统中，并不是所有代码的电波形都能在信道中传输。前面介绍的含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输，当消息代码中包含长串的连续“1或“0”符号时，非归零波形呈现出连续的固定电平，因而无法获取定时信息。,对传输用的基带信号要求：,对传输用的基带信号的主要要求有两点：（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，即传输码型的选择，随机序列an的选择。（2）对所选码型的电波形要求：期望电波形适宜于在信道中传输，即基带脉冲波形的选择，g(t)的选择，一般为平滑的脉冲波形，如矩形脉冲。（3）前者属于传输码型的选择，后者是基带脉冲波形的选择。这是两个既独立又有联系的问题。本章节将先后进行讨论。需要把基带信号码型变换为适合基带信道传输的信号码型。HDB3码等。有时把码型编码器称为基带调制器，对应的码型译码器称为基带解调器。,基带传输系统结构,码型的基本概念：,码型：数字信号电脉冲的代码结构（传输码：Line Codes）。码型变换：数字信号电脉冲在传输过程中代码之间的变换。数字信号电脉冲要求变换成适合传输的码型。,码型变换的选择：与传输信道相匹配有利于提取同步时钟提高抗误码能力,6.3.1 传输码的码型设计原则,传输码（又称线路码：Line Codes）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。为匹配基带信道传输媒介的传输特性，并考虑在接收端提取定时信号方便，传输码的结构应具有下列主要特性：（1）接收端能从码型对应的基带信号中提取定时信号，这是再生原始信息所必需的（2）对于传输频带低频受限的信道，码型所对应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分（3）功率谱主瓣宽度窄（减少基带信号频谱中的高频分量），这样既可以节省传输频带，也可以减少码间干扰（4）码型间相关性越小越好，以提高抗噪声能力。产生误码时，在译码中不产生误码的扩散；如果有，也希望越小越好。（5）码型结构含有内在的检错能力，便于误码监测；（6）编译码的设备应尽量简单。,6.3.2 常见的传输码型,不同的传输码型具有不同的频谱结构，实际上需要选择合适的数字基带信号码型，适应信道传输要求针对不同应用情况，满足或部分满足传输码型设计原则的种类繁多。注意掌握它们的特点、用途、编码译码规则。 1. AMI码（三元码） 2. HDB3码（三元码）3. PST码（四元码） 4. 双相码（二元码）5. 密勒码（二元码） 6. 伪双极性码（二元码）7. nBmB码（二元码）8. 多元码,传输码：,线路码型针对的是“线缆连接” 的应用场合，例如交换机到卫星传输设备，网卡与Hub，路由器到传输设备等。连接距离一般在几米到几公里。在这些场合，噪声不是特别需要考虑的因素。与此很不同的应用场合：无线传输或有线长距离传输。在线缆连接应用中，期望数字信号有如下特性：(1)可以被隔直流（在0 频附近的功率非常小）；(2)有利于时钟恢复；(3)如果可能，带宽尽量要小（线缆传输时，信号带宽越宽，则传输距离越小）；(4)如果这种信号设计能支持诸如电缆连接是否正常、是否有误码将更好。达到这些目标的方法可以很多，线路码型是一种简便的方法。其做法是：脉冲波形仍然采用简单的NRZ 或RZ 矩形脉冲，通过一些简单的编码来使PAM 的幅度序列具有某种特征，从而达到上述目的。磁带记录的问题在数学建模上和线缆连接是一样的，因此也可以借助线路码型的方法来解决。,传输码型,不同的传输码型具有不同的频谱结构，实际上需要选择合适的数字基带信号码型，适应信道传输要求针对不同应用情况，满足或部分满足传输码型设计原则的种类繁多，主要介绍几个简单且常见的几种。注意掌握它们的特点、用途、编码译码规则（这些规则都很简单）,1. 传号交替反转码（AMI码：三元码）,AMI(Alternate Mark Inversion)码在将信息码编成传输码时遵循以下规则： 原信息码的“0”仍编为传输码的0； 原信息码的“1”在编为传输码时，交替地变换为+1，-1 ，+1，-1，。AMI码型对应的信号序列无直流成分，且高、低频分量少，易于提取定时信息；同时编译码关系简单，具有检错能力（利用传号极性交替变化律观察误码）。如果是AMI-RZ波形，接收后只要全波整流，就可变为单极性RZ波形。AMI码主要缺点是当出现长的连0串时不利于提取定时信号。AMI码在PCM系统北美系列（率四次群以下）时分多路数字复接中使用（一次群）。,例：AMI编码,信息码序列：0 100 1000 1 10 1 AMI码： 0+100-1000+1-10+1信息码：0 100 10000 10000 1 10000 1 AMI码：0+100 -10000+100001+10000-1,由AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列。一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1