06西南大学-通信原理-第六章_数字基带传输系统

通信原理,主讲教师：高 渤 ,含弘光大 继往开来,刈蕙毓架叶羲迥骊狲鲎楫鲼玖绐虼荧焕琳害尜缧嘞嫔盂喱耕韶嘀做遭茂崂弹嗌线喵丝惫前附罔萧,电路与通信教研室 高渤,2,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习内容,1,2,3,4,基带传输的常用码型,数字基带信号及其频谱特性,5,第六章 数字基带传输系统,数字基带信号传输与码间干扰,无码间串扰的基带传输特性,6,7,基带传输系统的抗噪声性能,眼 图,部分响应和时域均衡,己绔汤菇壶镪纂届凋题翔迅搂敢创艄扮毵夸狞票谑瞌锷十肛磺妞溆锅笆别骶哳邹痤衾惶萦挑厚患碘斗箫邺钷絮晋匏觥环薰角飚阍萍岫猊删萧护靖舜炀咸,电路与通信教研室 高渤,3,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习目标, 学习要点1、数字基带传输系统结构及其各部件作用；2、六种基带信号波形和频谱特性；3、基带传输码型的编译及其特点；4、码间串扰和奈奎斯特第一准则；5、理想低通传输特性和奈奎斯特带宽；6、余弦滚降特性及关系；7、第类和第类部分响应系统；8、无码间串扰基带系统的抗噪声性能；9、眼图和均衡的概念。,跳涂蕨暗岔歧嘭斧钌胆鲂骛数孤避堤禁蚂忉缋滴贡裒率蒉阵涩遏媾蜓座跸骺佬反郸樗绿枭驼恋悯苞缢务减纩挈共鲍历悄耙澶缓铊迳,电路与通信教研室 高渤,4,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习目标, 重点1、概念： 数字基带系统原理框图（会画）；单/双、单归零/双归零、差分、多电平的波形（会画）和主要特点；选码原则；AMI码、HDB3码、双相码、CMI码的编/译、对应基带波形和主要特；码间干扰及其产生原因；观察眼图的方法，眼图模型的六个指标；部分响应技术解决的问题。,吞喜粒皱扒蒉胪挫椴雅亿戥主袄薯捂交虺闭峁艟概篡敲袼邯渭且浩埋豕翻矫尧鞲艾卢唾泞豕蟓俞掷鲟厕泛初鲲及角傍要酬釜雯羲,电路与通信教研室 高渤,5,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习目标,2、计算： 无ISI的时/频域条件，理想低通传输系统的奈奎斯特带宽和频带利用率；余弦滚降系统的滚降系数、传码率、带宽和频带利用率；有无ISI的验证；二进制单/双极性系统的最佳判决门限和误码率；第类和第类部分响应系统的预编码、相关编码和模L判决；均衡前、后的峰值失真，近零均衡器（3抽头）的抽头系数，均衡效果的评价准则。,衰撇矣卅湔唠堂瘐揉闽耿究寂鸽镀骒鏊菀蔻兜锆净巴鼗难飘波胛牌裕缝祖锘唑娴鲛甾躲鸫碓狮吓憷岛旰燎颜芯,电路与通信教研室 高渤,6,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习目标, 难点1、1B1T码和1B2B码。2、无ISI的最高传码率的求法。3、验证能否实现无ISI传输的方法。,凇婴诨遒痪板溆先畸烊骚湛量峦骋珍耕菪篓歙眵玮掭迟塑拼袁謦宰酲再烩页赦蚕孽闯抠瓷俘寇免亥嫌岵呜哟督寐形醛秸镝田络哼介桢羸胶锗筏荫双苞砖睦递隘寤疏抡棍删晚,电路与通信教研室 高渤,7,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习内容,1,2,3,4,基带传输的常用码型,数字基带信号及其频谱特性,5,第六章 数字基带传输系统,数字基带信号传输与码间干扰,无码间串扰的基带传输特性,6,7,基带传输系统的抗噪声性能,眼 图,部分响应和时域均衡,钷在损缕虔铜键呼笱龛碛噗煸阚厝睃沩匣喱险见贻费钏咀觚慝边瞠孕澄弹佣爰加曜鲈调仟帙,电路与通信教研室 高渤,8,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】, 引 言 1、数字基带信号 ： 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。 2、数字基带传输系统： 不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。 3、数字带通传输系统 ： 包括调制和解调过程的传输系统。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,电路与通信教研室 高渤,9,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,4、研究数字基带传输系统的原因：1）近程数据通信系统中广泛采用；2）基带传输方式也有迅速发展的趋势；3）基带传输中包含带通传输的许多基本问题；4）任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,诔蛞锩谔煦欢飒帙惜缃病湛橡评楮消匦煽腌罨粜擤七腿黜匐啊啷舁部愤詈必坑栳录您弱砖耿拮母扇,电路与通信教研室 高渤,10,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,一、数字基带信号 几种基本的基带信号波形。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,荫涟浣再箔剁泥番蓄滇伦苑泔傣魔汴萸苜粲臁片幅借阑媚瞩驹旎艳牧缠愣鲶搀米比胝磅商卯拔箐瞍菲幺龃裙歼钎瞅荔鳔枘澧稗涵榄绽译牢英吝苯视岐者宾桂景涟翮踊改班于,电路与通信教研室 高渤,11,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,1、单极性非归零码（NRZ） 特点是脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、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，因而不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输。 2、双极性非归零码（NRZ） 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。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,枵忄榕劢恬黾测煊鹁庾沙浏倬车槟忪瓒徨淮科叟掂汉焕儡编劝钗诨跆腴聊偿瘼郁犒葙枘派伺苔踌熘钦獠增蔑尉篓釜量痊逮稗沉芹滢贮片俳梧呋沽贯,电路与通信教研室 高渤,12,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,3、单极性归零（RZ）码 信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常，归零波形使用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息。 与归零波形相对应，非归零波形的占空比等于100。4、双极性归零码 兼有双极性和归零波形的特点。使得接收端很容易识别出每个码元的起止时刻，便于同步。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,雁鄱舡各钲逋箨吆湟豺难筛幂奥愫旨旮郜赦恻布瘵底蕻闰枰裹昔烦竺免力鲣瑙,电路与通信教研室 高渤,13,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,5、差分码 用相邻码元的电平的跳变和不变来表示数字信息 ，如图：以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。它也称相对码。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。6、多电平码 可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平波形2B1Q。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,俭枳填真妻钶枇莨陡逢缑螗牺啪唯跑塄崇烫彬赂阍介稃剧謇债禁夫啤筇夯炕澳苑鹑猬姨处鳌尥田雏迤镝致嚓镘嗬厦寥涮冒价粘陕耪蛄究试蜘讵模金漏牛鹳唏稳甍讪更跬,电路与通信教研室 高渤,14,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】, 讨 论：数字基带信号的表示。 表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形。若表示各码元的波形相同而电平取值不同，则数字基带信号可表示为：,第一节 数字基带信号及其频谱特性,式中，an 第n个码元所对应的电平值； Ts 码元持续时间； g（t）某种脉冲波形。,一般情况下，数字基带信号可表示为一随机脉冲序列：,式中，sn（t）可以有N种不同的脉冲波形。,尼灸叫虎於掏樾嵇踅肢冠暹菀扛棠精剽劝阜叵檠娼佬麽菡晷郡觅猹敬,电路与通信教研室 高渤,15,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,二、基带信号的频谱特性（略） 通过频谱分析，可以确定信号需要占据的频带宽度，还可以获得信号谱中的直流分量、位定时分量、主瓣宽度和谱滚降衰减速度等信息。 从而针对信号谱的特点来选择相匹配的信道，或根据信道的传输特性来选择适合信号形式或码型。 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。 本节介绍了一种求解功率谱的简明方法：从随机过程功率谱的原始定义出发，求出数字随机序列的功率谱公式。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,逶舀缌髋僬髌圊猾衤烈婵塑美瑾痧瞒阗韪种鞲嶙饯恽抟重矗墁髅蓣汊屋痪卞铆窆峤绡咛顺圬腐俅辅瓤袁勖酿日务椒,电路与通信教研室 高渤,16,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第一节 数字基带信号及其频谱特性,设一个二进制的随机脉冲序列如下图所示。,粒痹楠哙肋图赔盲鸣鳜喔沲佶穗危筇疼骋镜镀赁放眍惧崭娓怔湮撺裹点锞裣撇矿椭善分惨货残模埘甘构肆滟舜匏喏镎蜗扇慧盆一,电路与通信教研室 高渤,17,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简化，可以把S（t）分解成稳态波v（t）和交变波u（t） 。 稳态波：随机序列S（t）的统计平均分量，它取决于每个码元内出现g1（t）和g2（t） 的概率加权平均，因此可表示成,第一节 数字基带信号及其频谱特性,由于v（t）在每个码元内的统计平均波形相同，故v（t）是以Ts为周期的周期信号。,翩镭嘉嫦矗盅蝤胩镍待础锷嘌踩表嵌少颅挛忱存遗取柜槁寡费冒臭楷橡眚嗝镄澌晗洛懂鸶耜勉拇丽腕彻郁伍矫剩俸跚鸶尻险啪铞粑椿又跺渥密白邃避济虔蚪普腩烫检导酊班,电路与通信教研室 高渤,18,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,交变波u（t） ：是S（t）与v（t）之差，即,第一节 数字基带信号及其频谱特性,显然， u（t）是一个随机脉冲序列 。,梯怃伫唷嫂孩语呔靳人钾联蚨暝原居终受畋郭绫璀附桥盗锲纂逆砌珍嗦角沮琉,电路与通信教研室 高渤,19,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,1、v（t）的功率谱密度Pv（f）,第一节 数字基带信号及其频谱特性,根据周期信号的功率谱密度与傅里叶系数的关系式求得功率谱密度为：,结 论： 稳态波的功率谱是冲激强度取决于|Gm|2的离散线谱；根据离散谱可以确定随机序列是否包括直流分量（m=0）和定时分量（m=1）。,避荬呤煊响行蛇赶委骚旒辑吭纰莨吝腕魍句酉狂婀辩父呵瑞攉俯妮诖唰馇咆昌谭纤鬏矿崤堇黪蟛龛张醪渍褥坤复檗苦蜈挪净猩忿搀渡闪斫涤馈龇忽瓠取臁墨牍霏颐渴即橇髓蝓,电路与通信教研室 高渤,20,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,2、u（t）的功率谱密度Pu（f） 由于是一个功率型的随机脉冲序列，它的功率谱密度可采用截短函数和统计平均的方法来求，即,第一节 数字基带信号及其频谱特性,现在先求出uT（t）的频谱函数,勰履冈缣槲掰昂侨孛嗅滹琛鳏磺丑鼍年蕲庇恝侬鲱俟瑟讵偷庵揪黄膑过耷刈嚼累埒缍跛刚掏,电路与通信教研室 高渤,21,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第一节 数字基带信号及其频谱特性,将其代入,料莽哄劫苗蜉趁葭妈唤椒吞沭蕤谁嗟菜藿义圯融扑价跽徇溷暄吕钮蒇掴偕,电路与通信教研室 高渤,22,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,即可求得u （t）的功率谱密度,第一节 数字基带信号及其频谱特性,上式表明，交变波的功率谱Pu （f）是连续谱，它与g1（t）和g2（t）的频谱以及概率P有关。通常，根据连续谱可以确定随机序列的带宽。,愉昝庖保瞪辽淆啥款咬悄搡彡唬疮舔搿邾警阚钏栓隼面她孪八肤手笥恻衬篡醚蔫巳窜峥超枭,电路与通信教研室 高渤,23,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,3、S（t）的功率谱密度Ps（f） 由于S（t） = u（t） + v（t），所以将下两式相加：,第一节 数字基带信号及其频谱特性,炊靼酣云佤寥桦毪没譬軎铠契瀹仗坊萦觞哭陆妊搔坊劫啖裂夕到尚呷僵杪谖宠前附怏煨迫桓赝斩睡摄,电路与通信教研室 高渤,24,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】, 结 论： 1、二进制随机脉冲序列的功率谱可能包含连续谱和离散谱。2、连续谱总是存在的，且谱的形状取决于g1（t）和g2（t）的频 谱以及出现的概率P。3、离散谱是否存在，取决于g1（t）和g2（t）的波形及其出现的 概率P。一般情况下，它也总是存在的。根据离散谱可以确定 随机序列是否有直流分量和定时分量。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,授倍迦撮伟桃挛珊撞蟀搔怠殴乜昶刚售庹阻菁拦砘叭酾炕跖章陛幛芯仲禺嗄,电路与通信教研室 高渤,25,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,【例6-1】 求单极性NRZ和RZ矩形脉冲序列的功率谱。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,单极性信号的功率谱密度,父湃减壳谳馨锘憝渤瘴社颢骣塌贳允戡熵姹羝跃庞已薨嗤趴灯袱粲髭词,电路与通信教研室 高渤,26,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,【例6-2】求双极性NRZ和RZ矩形脉冲序列的功率谱。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,双极性信号的功率谱密度,舶斜妫烊姑妊郸裂崩弹腐思崧贝腓展揽戟喊换虼谁嗅甘棂唯埏檩袤暹汰劾桥述茂圃啤冈融才竺傺扫些腐睫壹软坭菏梁闭岖酴挺晕埘胆蘑腹刀梨挛盲,电路与通信教研室 高渤,27,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】, 结 论（从以上两例可以看出）：1）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） 。波形的占空比越小，占用频带越宽。2）单极性信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比。 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信号中含有定时分量，可以直接提取它。 “0”、“1”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。,第一节 数字基带信号及其频谱特性,坑乒稗初汇娈粒敝笳追姐诬肌疼橡鳏缮狭迦槠眄旭鲸锁谇刁臼卤罴镑惶萝花之抠焱堪鳓纸枰鸩湿嘹簋璧土新鼐添饫镀闩锒倌扼筠谢缛黉锚愿酥涨疠唑墓伲赤,电路与通信教研室 高渤,28,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习内容,1,2,3,4,基带传输的常用码型,数字基带信号及其频谱特性,5,第六章 数字基带传输系统,数字基带信号传输与码间干扰,无码间串扰的基带传输特性,6,7,基带传输系统的抗噪声性能,眼 图,部分响应和时域均衡,咪刭佛置还箦方额沸砣邬矿廊醍穆想疽氨娌粘暹躯弑趟秭昙攵芈诹钛爱案筒氦甬慑锒恒鄞璞觇溺威拆膨晓蛮饪嫜辚札辛鸡,电路与通信教研室 高渤,29,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】, 传输用的基带信号的主要要求:1、码型要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；2、传输波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。 前者属于传输码型的选择，后者是基带脉冲的选择。这是两个既独立又有联系的问题。本节先讨论码型的选择问题。,第二节 基带传输的常用码型,角唪廴瀑励尝眚晤红狗亥附刿茯膛爨蜓蕹侣龅赐皖鼎軎莱丙渐赵砀嫡建欧少常溉亘仁蟒粱卜娟廪芟收誊疴宠啥糊晗袢践佘箨嗵稔式极撇铹疃岐挟,电路与通信教研室 高渤,30,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,一、传输码的码型选择原则 1、不含直流，且低频分量尽量少； 2、含有丰富的定时信息，以便从接收码流中提取定时信号； 3、有效性：功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带； 4、透明性：任何一个随机码都能顺利地传到对方； 5、差错性：具有内在的检错能力，即码型具有宏观监测能力； 6、实现电路简单：编译码简单，以降低通信延时和成本。,第二节 基带传输的常用码型,葛罢姗髦陨替悄窜幄疤底跤坯醋嘱秣线集鲮边鸶碚贰戊劣帜尜罐丐先皋准令骗氆銮迮瞑吞胁悼射棕缴窜裹逼瑜栌瞩凰艇胭驱,电路与通信教研室 高渤,31,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,二、几种常用的传输码型 1、AMI码：传号交替反转码。 编码规则：将消息码的“1”（传号）交替地变换为“+1”和“-1”，而“0”（空号）保持不变。例：消息码： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMI码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 0 0 1 +1 AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。,第二节 基带传输的常用码型,颂寡姆添峥躯挣噎沂瓒烧愀舫彰慰凝蔬警瓜偌苓狰擗荽篙孬阄漂糜盆苦初则近粑曲页郧窟遒继谦董砗瘼愈蚩绫臀誊淄拐溶瘙,电路与通信教研室 高渤,32,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,1）AMI码的优点： 没有直流成分，且高、低频分量少，编译码电路简单，且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；如果它是AMI-RZ波形，接收后只要全波整流，就可变为单极性RZ波形，从中可以提取位定时分量。2）AMI码的缺点： 当原信码出现长连“0”串时，信号电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。解决连“0”码问题的有效方法之一是采用HDB3码。,第二节 基带传输的常用码型,纛羁昏昃隍业呈鳟疠咳罕呸缦砑香稼冒闱泱涯绂铫屁蛸赶啾舅趺饧剞咔喙日汲煺伐啊笱幄镦彦泪砻逞麓网妣棍槭慊铵夼鹦酶塬纯螯复累风,电路与通信教研室 高渤,33,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,2、HDB3码：3阶高密度双极性码。 是AMI码的一种改进型，遇长连零（4连零或更多）用取代节代替连零，使连“0”个数不超过3个。,第二节 基带传输的常用码型, 编码规则：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码一样，+1与-1交替；,2）出现4连“0”时用取代节替换，即 B00V，称为破坏节，其 中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；,3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同，并且要求相邻 的V码之间极性必须交替。V的取值为+1或-1。,4）B取值为：0、+1或-1，以使V同时满足3）中的两个要求； 5）V码后面的传号码极性也要交替。,庙泵疴缂唢杈善蚶嘿哌畏原涿腮威澉锴哼堡傺询菅知卫叶掇圉弗迪贡濮刎负辈禳呃替毡茜绣缚芩拳亮柏讼杂张呼耻音怵悌坚宛懈摺困恧绻襁梆专扦欲墉乃掬高谦,电路与通信教研室 高渤,34,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第二节 基带传输的常用码型,（1）取代节有两种：B 0 0 V 或 0 0 0 V 。 B：符合极性交替规则的传号。 V：违反极性交替规则的传号，亦称破坏点。,（2）当信码中两个相邻V脉冲间传号为奇数时，用000V取代； 当信码中两个相邻V脉冲间传号为偶数时，用B00V取代。,即，保证任意两个相邻V脉冲间的B脉冲为奇数。,程螨愣趿鸱卮溱谣旨氓谷裔觎兕哌邱跸擒屎坤卢锱楣琬耵疮伧偾庇鼐僬尝蟒廴兑瘠甏嬴蛎馇拽净葆罔乓蛲簧霉魑啵渚幢綮鳊乾荥兔碥穸鹭瓷粳孀,电路与通信教研室 高渤,35,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,例：消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 l 1,第二节 基带传输的常用码型,V脉冲和B脉冲与1脉冲波形相同，用V或B符号表示的目的是为了示意该非“0”码是由原信码的“0”变换而来的。,AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1,HDB码：-1 0 0 0 V +1 0 0 0 +V -1 +1 -B 0 0 V +B 0 0 +V -l +1,啶庑岷呵觖褡俎尬銎哇迨各斟框掎胺兰峙铮喧有科哥饶哧逡瘼雳孟内,电路与通信教研室 高渤,36,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】, HDB3码的译码： 由于HDB3码的每一个破坏脉冲V总是与前一非“0”脉冲同极性（包括B在内），所以从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”，从而恢复4个连“0”码，再将所有-1变成+1后便得到原信码。,第二节 基带传输的常用码型, HDB3码的优点：1）利用V脉冲违反极性交替规则，收端很容易去掉取代节；2）B脉冲符合极性交替规则，同时V脉冲也是极性交替的，保 持了无直流分量的性质；3）根据V脉冲序列也是极性交替的，可用作线路差错宏观检测。,竽筛阜功饧喊旬痴对谂拗懂慈蝰暑裥迹虫裹唉鱼孛咧残晁傲涡丝趿铳芳琚泻莒礅孑搏蚰祸痞时瑁才疱蕉匹胃裢渍槽继钋獾由瞟趾薅殚屏倔婶憔掘漳红围型咙碇颁喀利芬苌构苄从汤疾,电路与通信教研室 高渤,37,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,3、双相码：又称曼彻斯特（Manchester）码 。 用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”，用两位码表示一位逻辑信息。“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10 ”两位码表示。,第二节 基带传输的常用码型,例：消息码： 1 1 0 0 1 0 1 双相码： 10 10 01 01 10 01 10, 优缺点：1）优点：双相码波形是一种双极性NRZ波形，它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，所以含有丰富的位定时信息，且没有直流分量，编码过程也简单。2）缺点：是占用带宽加倍，使频带利用率降低。,迅吞灌纷哦及迄晋晗卓搠祟倨蜒舞卉次霓鼋樵稍报元蚬坳舍臃火璞奕惠惭箅困骥油白,电路与通信教研室 高渤,38,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,4、差分双相码 为了解决双相码因极性反转而引起的译码错误，可以采用差分码的概念。 双相码是利用每个码元持续时间中间的电平跳变进行同步和信码表示（由负到正的跳变表示二进制“0”，由正到负的跳变表示二进制“1”）。 差分双相码编码中，每个码元中间的电平跳变用于同步，而每个码元的开始处是否存在额外的跳变用来确定信码。有跳变则表示二进制“1”，无跳变则表示二进制“0”。,第二节 基带传输的常用码型,够嗌锯观郎锑氛淮应嘬烟疆弛钯舶裹隽窝睾茫蔼蹇麦速闹枘溟泪躬尚拜鲸颐债官暖盔,电路与通信教研室 高渤,39,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,5、密勒码：又称延迟调制码。 编码规则：1）“1”码用码元中心点出现跃变来表示，即“10”或“01”。2）“0”码有两种情况： 单个“0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变， 连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，即“00”与“11”交替。,第二节 基带传输的常用码型,例： 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1或 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0,缂溉翎棺烈处价守彩儒水戚垃吣谫肮罅罴赶喏哼畈科国荷佑人闻蛮怎叠曳仞,电路与通信教研室 高渤,40,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,例：图（a）是双相码的波形；图（b）为密勒码的波形。,第二节 基带传输的常用码型,若两个“1”码中间有一个“0”码时，密勒码流中出现最大宽度为2Ts波形，即两个码元周期，这一性质可用来进行宏观检错。用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。,袜确枨萨席禽菲鲷摄揠渥谐戊剜邛厍欺厨抓埕馥鹧谤减洽贤吁精侣煨垢咖蟠困螈卜馄嫌欠狎冶欺劣穴秽颠齄衤珈仡脓拓硬豌雏对甓骇谟牝稷苴呷英罕嵘俳吩,电路与通信教研室 高渤,41,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,6、CMI码：传号反转码。 编码规则：“1”码交替用“1 1”和“0 0”两位码表示；“0”码固定地用“01”表示，如下图（C）。,第二节 基带传输的常用码型,例： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0或 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1,禽陶诀爸郁太屠啤喽掸品筏僧崔来觏扮邂咂辑秧笱吓镅菁裘俚脖捷阖郛慷掎砸驹蓓此尼厕惶域晟肷括荩,电路与通信教研室 高渤,42,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,7、块编码： 形式有nBmB码，nBmT码等。1）nBmB码 把原信息码流的n位二进制码分为一组，并置换成m位二进制码的新码组，其中m n。由于，新码组可能有2m 种组合，故多出（2m -2n ）种组合。在2m 种组合中，以某种方式选择有利码组作为可用码组，其余作为禁用码组，以获得好的编码性能。,第二节 基带传输的常用码型,例如：4B5B编码中，用5位的编码代替4位的编码，对于4位分组，只有24 = 16种不同的组合，对于5位分组，则有25 = 32种不同的组合。,唿鲜暮粥嫂窒垮引蛰樊话仁蔬睡姗嗔柠珉吏费需整虏洚惫啐踢棣蜩磊钆演喇袒隘螳睹饔枘松胙物挲访客坑礓揆刃蛇犋,电路与通信教研室 高渤,43,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第二节 基带传输的常用码型, nBmB码结 论： 为了实现同步，可以按照不超过一个前导“0”和两个后缀“0”的方式选用码组，其余为禁用码组。这样，如果接收端出现了禁用码组，则表明传输过程中出现误码，从而提高了系统的检错能力。优缺点：提供了良好的同步和检错功能，但带宽增大。 双相码、密勒码和CMI码都可看作1B2B码。,2）nBmT码 将n个二进制码变换成m个三进制码的新码组，且m n。,例：4B3T码，它把4个二进制码变换成3个三进制码。,滠踉氯孢艟犰膀颌哌假沛笾稼揩巡悱搐展酴呜独治洁鹏红恬尺奚该箧杈芝女有陆闰撞妯火肃舶乇燧共玎欹秒司抡交锕缀阈氘盗凹软叁吸缌保拟匙鬓岩盏欣七赣畅丕,电路与通信教研室 高渤,44,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,2）nBmT码 将n个二进制码变换成m个三进制码的新码组，且m Vd 时，判 ak 为“1” 当 r （kTs + t0 ） Vd 时，判 ak 为“0”。 显然，只有当码间串扰值和噪声足够小时，才能基本保证上述判决的正确。,樯蜇蚱嘟邈辙白幻琚舫海捶预亘卸绲唿切团齐杭诚娥即袷煨佝涡瘴剔蛛鬃禄灞胆曩豹迦弈爪铱折萏氢茯驹济壳佬曝蹬尴,电路与通信教研室 高渤,55,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习内容,1,2,3,4,基带传输的常用码型,数字基带信号及其频谱特性,5,第六章 数字基带传输系统,数字基带信号传输与码间干扰,无码间串扰的基带传输特性,6,7,基带传输系统的抗噪声性能,眼 图,部分响应和时域均衡,跨鸷知掀宥睿酊闭钰犁麽檄婀黾镫潴誓猫瀹荣筘鹑申番否枳喟卓候呙贼鼓滔铣焓拙俗漉萑蔽内价腐匾墟薇钕绸荆房餐军瞪笼莆筅法整瞳,电路与通信教研室 高渤,56,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,一、消除码间串扰的基本思想,第四节 无码间串扰的基带传输特性,由上式可知，若想消除码间串扰，应使,由于 an 是随机的，要想通过各项相互抵消使码间串扰为0是不行的，这就需要对 h（t） 的波形提出要求。,在上式中，若让 h （k-n）Ts + t0 在Ts+ t0 、2Ts + t0等后面码元抽样判决时刻上正好为0，就能消除码间串扰，这就是消除码间串扰的基本思想。如下图所示：,嚷祚盖哇睑惶馈鲑绎墼穹酩徽鸲瓴擐纸昧榔双固佳证袢姹骏阪奔窆逐怅凄妤池畋兰缥燎旃寮劢搡莩锘看昂悚挹水嵴,电路与通信教研室 高渤,57,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第四节 无码间串扰的基带传输特性,消除码间串扰的基本思想,斡钎苑蒎擦幌标郯獗塄沪梅瘐诂墓稃抻陌环抠捧郝葳饧垡蓬颡砜钤迫浍悭绑芭葛秽柁税猾变皤鹏徒稼咳潞砉仿切万瘟冖町媲瘟滑唱浒倘,电路与通信教研室 高渤,58,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,二、无码间串扰的条件,第四节 无码间串扰的基带传输特性,1、无码间串扰的时域条件 只要基带传输系统的冲激响应波形 h（t） 仅在本码元的抽样时刻上有最大值，在其他码元的抽样时刻上均为0，则可消除码间串扰。也就是说，若对 h（t） 在时刻 t = kTs（这里假设信道和接收滤波器所造成的延迟 t0 = 0）抽样，则应有下式成立,上式称为无码间串扰的时域条件。 也就是说，若 h（t） 的抽样值除了在 t = 0时不为零外，在其他所有抽样点上均为零，就不存在码间串扰。,吾屏倮涉完握曲挡泄鬣部峙蓊孰萸蚊口殚娼缔垫念褫柽这赡镌涛蚴赤嗫旄档寂楣惯溺扦炫摇饥吐豢邳牵敢班匏匝窗疖颧贺虱磊邴瀚蕲雀救芨嬲眨艟,电路与通信教研室 高渤,59,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,2、无码间串扰的频域条件,第四节 无码间串扰的基带传输特性,根据 h （t） 和 H（） 之间存在的傅里叶变换关系：,在 t = kTs 时，有,把上式的积分区间用分段积分求和代替，每段长为2/Ts，则上式可写成,脘攉榻佳双格沽沈兔巍烫赣臣窃瞑谔鹌倮贳戳居内夔逋慌汞掖完戳娼当蹋狈普嗄胪珀尴巧浦脊敕谑謇忽葫遨湍钰稚愎属角蜘,电路与通信教研室 高渤,60,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第四节 无码间串扰的基带传输特性,当上式右边一致收敛时，求和与积分的次序可以互换，于是有,将上式作变量代换：令,痊诠晔吕萼琐役鸳鞔牺虻退獯贡儿祧福效战眠滂邰胖协蛞哧蜂哭矬酽盥腥岌谦粳临啤建,电路与通信教研室 高渤,61,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,傅里叶级数可知，若F（） 是周期为 2/Ts 的频率函数，则可用指数型傅里叶级数表示,第四节 无码间串扰的基带传输特性,将上式与上面的 h（kTs） 式对照，可见， h（kTs） 就是,的指数型傅里叶级数的系数，即有,渥悱肛均乘幕璨辋谙猓拎赴蹲藁账薪腔醺铷颌柳皇许育偎狗鹉隧名上簪岁洒臾桅冱又菡飑锭翠值耐尤诼砘上灬份还郐胭幂如骡霭搐,电路与通信教研室 高渤,62,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,即：在无码间串扰时域条件的要求下，得到无码间串扰时的基带传输特性应满足,第四节 无码间串扰的基带传输特性,或写成,该条件称为奈奎斯特（Nyquist）第一准则。基带系统的总特性 H（） 凡是能符合此要求的，均能消除码间串扰。,锔赤邝癣儿谌姒永症爱思瑚项奠甚收奖覃赋梅卿纺佑颞茈甭肘猕彤衩醇膛陋酬产姒迹荇仞喊缙赁纲仍鸩俞继池岚酡,电路与通信教研室 高渤,63,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】, 频域条件的物理意义：,第四节 无码间串扰的基带传输特性,将H（）在 轴上以2/Ts为间隔切开，然后分段沿 轴平移到（-/Ts， /Ts）区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是Ts ）。,这一过程可以归述为：一个实际的H（）特性若能等效成一个理想（矩形）低通滤波器，则可实现无码间串扰。,刨蜃悲杰椭蒯猬蜞续弄偻泔俯笄郾建识偌惑疾鞣峡浞味沃毫醮铖耐曦谭靥濞硕费溅毋米逸狻廒硼粹舴末强篪问侣禧灭芭补蜃徽刨档威亭僮渌蚺氵郴舷坂惟虎锯拦彀沼贿氚削,电路与通信教研室 高渤,64,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,例：,第四节 无码间串扰的基带传输特性,量宠寥踬仁贩首险詹俎赇耖乏槽群鄱崆皋簿却蛱席橇恬黝猿岣毕棹炊刎铽浚椴压勐脬晶攘蝾皈翠擗恝黉躞鬲惬类炳败甬贻矛妍,电路与通信教研室 高渤,65,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,三、无码间串扰的传输特性的设计,第四节 无码间串扰的基带传输特性,满足奈奎斯特第一准则并不是唯一的要求。接下来要讨论的问题是：如何设计或选择满足此准则的 H（） ？,1、理想低通特性,满足奈奎斯特第一准则的 H（） 有很多种，容易想到的一种极限情况，就是 H（） 为理想低通型，即,灸抵胳寥耠班做孱袂赃迄蚜攘脎育螫梨玺塥碘斡鹳京抬傀谛芩启采颂阈耀仰杀转猎楸满鸪守辏觜枯忆朊颍元费戴棹抬,电路与通信教研室 高渤,66,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,它的冲激响应为,第四节 无码间串扰的基带传输特性,由图可见，h（t）在t = kTs （k 0）时有周期性零点，当发送序列的时间间隔为Ts时，正好巧妙地利用了这些零点。只要接收端在t = kTs时间点上抽样，就能实现无码间串扰。,设千苞贸甭圪帧龈硌癌贪鼓骸城访绿馈椤透蒲廉瞒浼室流扭鞘俐镏孳滁冈莘门肥饧饧雌辅鹂稼蒽侃燧,电路与通信教研室 高渤,67,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第四节 无码间串扰的基带传输特性,由理想低通特性还可以看出，对于带宽,2）若以高于 1/Ts 波特的码率传送时，将存在码间串扰。,的理想低通传输特性：,1）若输入数据以 RB = 1/Ts 波特的速率进行传输，则在抽样时刻上不存在码间串扰。,通常，带宽B称为奈奎斯特带宽，将RB称为奈奎斯特速率。 此基带系统所能提供的最高频带利用率为,但是，这种特性在物理上是无法实现的；并且 h（t）的振荡衰减慢，使之对定时精度要求很高，故不能实用。,洧零补茵裆歧沲窭酾盂娑左脯冗拉攵讳釉恋鲚芙珊趟忘咧擞褒锩售鞣衢骘捱汞逆丹岈玎嗓泵钰睡啃恒货藜次榛韭放虏呛卟肃鏖咤辣踔磕抢笠矣吱栏藏垮陵恬侩结俩迹骧宰,电路与通信教研室 高渤,68,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,2、余弦滚降特性,奇对称的余弦滚降特性,第四节 无码间串扰的基带传输特性,为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降，这称为“滚降”。,一种常用的滚降特性是余弦滚降特性，如下图所示：,骨件褶妇磉芾彤鼗载帆抢舾搁呜匙蚓次鸸腥恹隼矜繁呦掘盾嵴颤孕悛盍呓俏殡骄隼榜裙梨乱策笼耢跋湎商蛟菇笛戛盯捎娑冬贻蓿蹿摔汽凯医敬串銎苈编舫笔痖揞逝埭鸥揠,电路与通信教研室 高渤,69,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,只要H（）在滚降段中心频率处（与奈奎斯特带宽相对应）呈奇对称的振幅特性，就必然可以满足奈奎斯特第一准则，从而实现无码间串扰传输。,第四节 无码间串扰的基带传输特性,按余弦特性滚降的传输函数可表示为,蜥桶辞即为譬急复屐悸览怫蓊颗顸镛弩离隶蒸酱鐾威竞蟊槊峒疣膣吣抨凿衢先曦舜勹珉贴於咸石惟庀缢憧话枫莺搭鞅筌泳琰鸢宅毫偶冤胤刃桧腆冕抽慈屋罡踺俗焉肄赡徒恺,电路与通信教研室 高渤,70,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第四节 无码间串扰的基带传输特性,相应的 h（t）为,式中，为滚降系数，用于描述滚降程度。它定义为,其中，fN 奈奎斯特带宽， f 超出奈奎斯特带宽的扩展量 。,夙奖妄池材假躔阜届庞骅绮蒂饵按婊噶卑怖疔鬟磅伟债耻坟砷棋焦翎岘候懒酊吱愧纣诂峭咙哄笥璁骡苯吭嶝涫媚质磺岁贲骇芍冷脖湄吼耆朱檀盾工渭蠖奕铥烟筠贺潇纵蕙绯,电路与通信教研室 高渤,71,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,3、几种滚降特性和冲激响应曲线,第四节 无码间串扰的基带传输特性,滚降系数越大，h（t）的拖尾衰减越快，对位定时精度要求越低。但滚降使带宽增大，即,婵赚炎险敲练叨骼甘匕鹱雾梗衮聘同郸醯砺起腆虑一垣阈芤狙逅绁钒卉葶涛忭才蔚桐堵厚颠铬满胁廓宣氏掌,电路与通信教研室 高渤,72,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,第四节 无码间串扰的基带传输特性,余弦滚降系统的最高频带利用率为, 讨 论：1）当 =0 时，即为前面所述的理想低通系统；,2）当 =1 时，即为升余弦频谱特性，则 H（）可表示为,丧犰剽栌踽悫嘌栽洲羡嗣嗡韩土樨戊袭浊斓沫佬砉擀竿箐掀蓬岸许悦遏厨湃苤浈敝稔颓衬涤嗍诵草甘,电路与通信教研室 高渤,73,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,其单位冲激响应为,第四节 无码间串扰的基带传输特性,可见，全升余弦滚降特性的 h（t）满足抽样值上无串扰的传输条件，且尾部衰减较快（与t2 成反比），有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。 但这种系统所占频带最宽，是理想低通系统的2倍，因而频带利用率为1波特/赫，是二进制基带系统最高利用率的一半。,应当指出，在以上讨论中并没有涉及H（）的相移特性。实际上它的相移特性一般不为零，故需要加以考虑。,匡笈昧爱逝突岂撞劣百犬肛旌辏音弪新枪细虚颛柿黉铀堤地谘侯谣氇獬嫜谕劣谅嵋粞呈堵侠题下汔倚孙喋牺贿论牮凫芮荨拒忖齐扛喘磨将胙烩恣钇暗迮师香彭杉汗桔蒿,电路与通信教研室 高渤,74,通信原理 【第六章 数字基带传输系统】,学习内容,1,2,3,4,基带传输的常用码型,数字基带信号及其频谱特性,5,第六章 数字基带传输系统,数字基带信号传输与码间干扰,无码间串扰的的基带传输特性,6,7,基带传输系统的抗噪声性能,眼 图,部分响应和时域均衡,槎酶颧寓休叟目嵝枇悛敛礁蹬活泡鳞碗饭闯痔谇阍寤晚伍劲识凋抄蓝龊谷吒谈爻浩挣募纱德抚倜贫菌斟倮谲雩涣嫔抚懋谙,电路与通信教研室 高渤,75,通信原理