工学数字基带传输系统ch

17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟15.1引言5.2数字基带信号及其频谱特性5.3基带传输常用的码型5.4基带脉冲传输与码间干扰5.5无码间干扰的基带传输特性5.6部分系统响应5.7基带传输系统的抗噪声性能5.8眼图■5.9时域均衡笫5章笫5章

数字基带传输系统17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟2第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)5.1引言■数字通信系统包括了两个重要的变换：1.消息与数字基带信号之间的变换。 (由发收终端设备完成)2.数字基带信号与信道信号之间的变换。(由调制和解调完成）■有些场合可以不经过调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。这种不使用载波调制解调装置而直接传送基带信号的系统，称为基带传输系统。17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟3信道信号形成器：用来产生适合于信道传输的基带信号。信道：允许基带信号通过的媒质（例如：能够通过从直流到高频的有线线路等）图5-1基带传输系统基带脉冲输入信道信号形成器信道干扰接收滤波器抽样判决器基带脉冲输出第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)■基带传输系统的基本结构17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟4接收滤波器：用来接收信号，排除信道噪声和其他干扰。抽样判决器：在噪声背景下用来判定与再生基带信号。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)图5-1基带传输系统基带脉冲输入信道信号形成器信道干扰接收滤波器抽样判决器基带脉冲输出17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟5■实际使用的数字通信系统：

频带系统比基带系统更广泛。干扰基带脉冲输入调制器信道解调器基带脉冲输出图5-2频带传输系统第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)■频带传输系统：包括了载波调制和解调过程的传输系统。17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟61.在频带传输系统中，同样存在基带传输的问题。2.基带传输这种方式有迅速发展的趋势；不仅用于低速数据传输，而且用于高速数据的传输。3.理论上可以证明：一个线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统所替代。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)■研究基带传输系统的意义：17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟75.2数字基带信号及基频谱特性5.2.1数字基带信号■为了分析消息在数字基带传输系统的传输过程，必须要掌握基带信号类型及其频谱特性。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)■数字基带信号简称“基带信号”。其类型众多。几种最基本的基带信号码波形1.单极性码波形：设消息代码由0，1组成17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟82.双极性码波形+E0V

10100110第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟9使用或的V系列接口标准使用。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)+E-E0

101001103.单极性归零码波形它的有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电位。

1010011码元码元17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟104.双极性归零码波形

10100110码元码元…….第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟115.差分码波形信息符号0和1反映在相邻码元的相对变化上的波形。例：相邻码元的电位改变表示符号1；相邻码元的电位不变表示符号0；第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)

101001117八月2024《通信原理》--信息学院王学伟12电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变化有关。＊差分码波形也称相对码波形前边的单极性或双极性波形为绝对码波形。差分码波形常在相位调制系统的码变换器中使用。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)＊这种码波形在形式上与单极性码或双极性码波形相同，但代表的信息符号与码本身17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟136.多元码波形（多电平码波形）前边的信号都是一个二进制符号对应一个脉冲码元。＊多码元波形是多个二进制符号对应一个第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)脉冲码元的情况，也称为多电平码波形。17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟14例：令两个二进制符号00对应+3E两个二进制符号01对应+E两个二进制符号10对应-E两个二进制符号11对应-3E则得到的波形为4元码波形或4电平码波形第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟15特点：一个脉冲可以代表多个二进制符

号，在高速传输系统中，采用这种信号形式适宜。0100111001110001+3E+E-E-3E第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟16■注意：组成基带信号的单个码元波形

并非一定是矩形的。还可以使用多种波形形式：

升余弦脉冲；

高斯型脉冲；

半余弦脉冲等。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟17若令

对应于二进制符号“0”，对应于二进制符号“1”。码元间隔为，用表示第n个信息符号所对应的电平值（0，1或-1）则基带信号可以表示成第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)■基带信号的函数表示：17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟18■说明：是信息符号所对应的电平值，它是一个随机量。因此，通常实际

中遇到的基带信号都是一个随机的

脉冲序列。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟195.2.2基带信号的频谱特性■基带信号是一个随机脉冲序列，故基带信号的频谱是一个随机序列的谱分析问题。■随机脉冲序列的谱分析，给定的条件不同，应采用的方法也不同。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)＊相关函数去求功率（能量）谱密度的方法，是一种典型的分析宽平稳随机过程的方法。下边介绍另一种方法。17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟20■二进制随机脉冲序列的表示与图形：第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)图5-4任意一随机脉冲序列表示符号“0”；表示符号“1”；表示每一个码元的宽度。

17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟21序列中任一码元时间内，和出现的概率分别为P和1-P，与统计独立。此时，随机序列可以写成：

第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)图5-4任意一随机脉冲序列17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟22■随机脉冲序列的功率谱密度5.2-4第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)序列通常是功率有限的，设在

区间内，的付氏变换为，由2.4-7可知，的功率谱表示为：17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟23设截取时间T取正负N个码元和0码元，即，则可表示成则有第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)图5-4任意一随机脉冲序列17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟24稳态波是随机信号的平均分量，可表示为5.2-8第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)■截短信号的分解：可以把截短信号看成是由一个稳态波和一个交变波构成。17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟25交变波为第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟26二进制随机脉冲序列的截短信号可分解为稳态波和交变波，稳态波和交变波都有确定的表达式，因而可以分别找到它们的频谱特性。结论：第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)或写成:17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟27■稳态波的功率谱密度当时，此时第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟28系数为：第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟29令第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)上式中17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟30作如下定义第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟31第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟32则第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)■交变波的功率谱密度和17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟33第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟34第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟35第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟36上面3项概率和为1第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟37设第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟38结论：的功率谱与和的频谱以及出现概率P有关。出现的概率为P。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟39■随机基带序列的功率谱密度。其中第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟40讨论：(1)对于单极性波形，若，则双边功率谱密度为★写成单边功率谱形式5.2-25第五章

数字基带传输系统(digitalbasebandtransmissionsystem)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟41若为矩形脉冲，概率第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)

17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟42第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟435.2-27第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟44（2）对于双极性波形，若则第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟45若为矩形脉冲，上式可以写成5.2-30结论：随机脉冲序列的功率谱密度由连第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟46续谱和离散谱组成，总是存在的，一般情况下总是存在的，若与是双极性脉冲，且其出现的概率相同（P=）,此时无离散谱第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟475.3基带传输常用的码型传输用的数字基带信号是数字信息的电脉冲表示形式，电脉冲的形式称为码型。把数字基带信号用电脉冲表示过程称为码型编码或码型变换。把数字基带信号变换成适合于(基带)信道传输的信道基带信号，则称此变换为数字基带调制。★第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟48相反，把信道基带信号变换为原始数字基带信号的变换器称为基带解调器。实际基带传输系统中，并非所有的基带电波形（或码型）都能在信道中传输。对传输用的基带信号的主要要求:有两点：1.码型形式，2.基带电波形形式★第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟49（1）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；也称为传输码型的选择。传输码

也称为线路码。（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，称为基带脉冲选择。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟50本节主要讨论传输码的选择，或传输码的结构。在较为复杂的一些基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：（1）能从基带信号中获得定时信息。（2）相应的基带信号无直流成分，和只有很少的低频成分。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟51（3）不受信源统计特性的影响，即能适应信源的变化。（4）尽可能提高传输码型的效率；（5）具有内在的检错能力，等。1.AMI码（传号交替反转码）消息代码0（空号）变换为传输码的0消息代码1（传号）交替变换传输；第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟52变换为传输码的+1,-1，+1，-1，…...例：消息代码：10011000111…AMI码：+100-1+1000-1+1-1…

AMI码的传号交替反转，由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟53※特点：a.基带信号无直流成分，只有很小的低频成分。b.使一个二进制符号变换成一个三进制符号，称为1B/1T码c.编译码电路简单，便于观察误码的情况，是一种基本的线路码。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟54缺点：出现长的连0串，会造成提取定时

信号的困难。⊙2.HDB3码（三阶高密度双极性码）先把消息代码转换成AMI；当没有4个或4个以上的连0串时，这时的AMI码就是HDB3码；当有4个或4个以上连0串时，则将连第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟550小段第4个0变换成与其前一非0符号（+1或-1）同极性符号，这个符号称为破坏符号，用V表示。为了造成无直流特性，保证相邻的V符号也应极性交替。例：消息代码为100001000011000011写出相应的AMI码和HDB3码。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟56100001000011000011消息代码：AMI码:-10000+10000-1+10000-1+1HDB3码：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)上述码型变换共有两种情况：相邻V符号间有奇数个非0符号：能保证V符号极性交替。0+V17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟57(2)相邻V符号间有偶数个非0符号：则就得不到保证，这时再将该小段的第一个0变换成+B或-B,B符号的极性与前一非0符号相反，并让后面从V符号之后的非0符号再开始交替变化。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)100001000011000011消息代码：AMI码:-10000+10000-1+10000-1+1HDB3码：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-117八月2024《通信原理》--信息学院王学伟58优点：使连0串减少到最多3个，不受信息源统计特性影响。对于定时信号的恢复

十分有利。

CCITT推荐的使用码型之一。译码：每一个破坏符号V总是与前一非0

符号（包括B在内）同极性。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟593.PST码（成对选择三进制码）将二进制代码2个码元分为一组，使其成为码组序列。如：01

10

11

00

…如果V符号与其前一非0符号同极性，V符号前的3个符号必是连续的0符号，从而可以恢复4个连0码，再将-1变成+1便得原消息代码。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟60然后，再对每一码组编码，即编码成两个三进制数（+-0）。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)二进制代码+模式

-模式

00011011

-+0++0+-

-+0--0+-表5-1PST码17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟61二进制代码+模式

-模式

00011011

-+0++0+-

-+0--0+-表5-1PST码第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)例：代码01

00

11

10

10

11

00●取+模式：0+-++--0+0+--+取–模式:0--++-+0-0+--+当在一个码组中仅发送单个脉冲时，＋与－两个模式应交替变换。17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟62用数字01(二进码新码)代替二进制码0用数字10(二进码新码)代替二进制码1;(反相波形)例：代码1100101

10100101100110

●特点:◎只使用两个电平，前边的AMI、HDB3码使用3个电平。第五章

数字基带传输系统(digitaltransmissionsystemofbaseband)4.双相码（BiphaseCode)双相码又称Manchester（曼彻斯特码）17八月2024《通信原理》--信息学院王学伟632.采用双极性非归零脉冲，无直流漂移，能够

提供足够的定时分量,编码过程简单。3.与前边