数字基带传输系统
6.1概述 6.2数字基带信号的波形与频谱 6.3数字基带传输的常用码型 6.4无码间串扰的基带传输系统 6.5眼图和均衡
6.1 概述
6.1 概述
1、 数字通信系统基本概念
◆ 数字基带传输是在具有低通特性的有线信道中, 特别是传输距离不太远的情况下,直接传输基带 信号。 ◆ 数字频带传输是将数字基带信号经过载波调 制,把频谱搬移到高频处在带通型信道(如各种 无线信道和光信道)中传输。
◆ 数字基带信号与信道信号间的变换 。(由调 制解调器完成)
3、 数字基带传输系统模型
数字 基带信号
波形 发送 变换器 滤波器
干扰 信道
匹
配均 滤衡 波器 器
抽样 判决器
数字 基带信号
信道信号形成器
同步
提取
数字基带传输系统模型
数字 基带信号
信道信号 形成器
数字基带 信号输入
数字调制
信道
随机噪声 干扰
接收 滤波器
抽样 判决
定时信息 提取
基带信号 输出
数字基带传输系统
信道
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数字解调
基带信号
恢复输出 抽样判决
随机噪声干扰
定时信息 提取
数字频带传输系统
6.2 数字基带信号的功率谱
研究目的:
观察信号中的频谱成分(如直流分量、定时分量) 确定信号带宽。
分析方法:
根据维纳-辛钦定理; 利用计算机仿真等。
时的一种过渡码型。
(d)双归零码 它兼有双极性和归零波形 的特点
Ts
归零(RZ):占空比 /Ts <1;
常用半占空波形( /Ts =50%)
(e)差分码
基特本点码:用型相邻码元电平的跳变或不变来表示信息码元,而与本码元的电平无 关。 传号差分:“1”变, “0”不变; 空号差分:“0”变, “1”不变; 优点:可以消除设备初始状态不确定性的影响, 应用:在相位调制系统中可用于解决载波相位模糊问题。
6.3 数字基带传输的常用码型
1、基本码型
(b)双极性码
优点:无直流分量(等概)、抗扰能力
(a)单极性码
较强。
特点:含直流和低频分量
应用:V.24、RS-232C接口标准和数字
应用:设备内部和数字调制器中。 调制器中。
(c)单归零码
特应基点用本::可作码从为中其型直他接码提型取提位取定同时步信时号钟,
满足或部分满足以上原则的线路码有很多。
几种常用的线路码
AMI码、 HDB3码 双相码和CMI码 nBmB码、多电平码
(a) AMI码(传号交替反转码)
编码规则:将信码中的“1”交替编成“+1”和“−1”,而“0”保持不 变。例如:
信码: 1 0 0 0 0 1 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1… AMI码:+1 0 0 0 0 −1 0 00 0 +1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 +1−1…
分析结果:
数字基带信号可表示为
s(t)
∞
ang(t nTs )
n∞
式中,Ts 为码元持续时间;g(t)为某种脉冲波形;an为第n个码元所对应的电平值,例如,对于
双极性基带信号,有
E, 以概率P an E, 以概率(1 P)
由于an 是一个随机量,所以数字基带信号s(t) 通常是一个随机的脉冲序列,
以上基本码型一般用于设备内部和近距离的传输,或用作过渡码型。
2、线路码型
码型变换 主要目的
把信码变换成适合在信道中传输 的码型(简称线路码或传输码)
改变信号的功率谱形状或成分, 以适应基带传输的要求
选码原则
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无直流分量,且低频分量小; 含有定时信息; 减少频谱高频分量,以节省传输频带; 抗噪声能力强; 编译码简单。
◆ 数字基带信号是从计算机中直接产生的,未 经任何处理的二进制(或多进制)的脉冲序列 信号。
特点:基带信号往往包含丰富的低频分量, 甚至直流分量。
例如:
计算机输出的二进制序列
电传机输出的代码
PCM码组,ΔM序列
2、 数字通信系统信号的重要变换
◆ 消息(离散的或连续的)与数字基带信号间的 变换。 (由发收终端设备完成)
【例】 假设P=1/2(等概),求单、双极性非归零(NRZ)矩形脉冲序列和 单、双极性归零(RZ)矩形脉冲序列的功率谱。
讨论: (1)信号带宽主要取决于单个脉冲的频谱。 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/ 2 fS。其中,fS 1/TS是位定时信号的频率, 在数值上与码元速率 RB相等。 (2)单极性RZ信号中有定时分量(即 分fS 量),可直接提取。 (3)双极性NRZ或RZ信号没有离散谱(等概时),既没有直流分量也没有定时分量
其频谱特性需要用功率谱来描述。
对于二进制的随机脉冲序列s(t),设: “0”— ,以概率 P出现 “1”— ,以概率(1-P)出现
则s(t)的双边功率谱密度为 ∞ PS ( f ) fSP(1 P) G1( f ) G2 ( f ) 2 + m∞ fS[PG1(mfS) (1 P)G2(mfS)] 2 δ( f mfS)
可见,AMI码的波形是三电平(正、负、零)的半占空归零码波形。
优点: ❖ 无直,且高、低频分量少; ❖ 具有宏观自检能力; ❖ 编译码电路简单。
应用: AMI码是北美电话系统中
时分复用基群的 线路接口码型。
缺点:当信码出现连“0”串时,不利于定时信息的提取。 解决:扰码;采用HDB3码。
(b)HDB3码(3阶高密度双极性码)
编码规则:(结合例子表述)例如: 信码: 1 000 1 1 0 00 0 1 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 00 0 1 1
HDB3码:-1 000+1−1 0 00 V- +1 0 00 V+ −1+1 B-00 V- B+00 V+ −l +1 HDB3码的波形也是三电平的半占空归零码波形,其功率谱如图所示:
式中,fs 1/Ts ;G1( f )和 G2 ( f )分别为 g1(t和) g2(t) 的频谱。
讨论:
(1)功率谱PS( f ) 通常包含连续谱(第1项)和离散谱(第2项)。
(2)连续谱始终存在,频谱的形状取决于 g1(t) 、g2(t)的频谱。 通常,根据连续谱可以确定信号的频带宽度,
(3)离散谱是否存在,取决于g1(t) 和g2(t) 及其出现的概率。 对于双极性信号g1(t) g2(t) g,(t) 且P=1/2(等概)时,没有离散谱。 根据离散谱可以确定信号中是否含有直流分量和定时分量。