数字通信技术第5章1

发布时间：2021-06-07

上海大学数字通信原理教程

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本章要求

(参考学时为8学时)

掌握基带传输的基本码型、奈奎斯特第一准则，理解基带数字信号的频谱特性，了解眼图的意义，了解奈奎斯特第二准则和时域均衡原理。

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知识要点基带数字信号传输码型基带数字信号频率特性无码间干扰的基带传输(奈奎斯特第一准则) 部分响应系统(奈奎斯特第二准则) 眼图的概念均衡原理21:48 3

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第5章基带数字信号的表示和传输

5.1 概述★ 什么是基带数字信号？未经调制的数字信号，它所占据的频谱通常是从零频或很低频率开始的。

★ 什么是基带数字传输系统？信号不经过载波调制而直接进行传输。

★ 着重解决：怎样设计系统的传输特性以实现基带数字信号的成功传输。21:48 4

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第5章基带数字信号的表示和传输

★数字信号传输时为什么需要不同的表示方法？为了去除直流分量和频率很低的分量为了在接收端得到每个码元的起止时刻信息；为了使信号的频谱和信道的传输特性相匹配

★结论由消息转换而来的数字信号一般都不适合信道传输，通常在传输前还要以上述为目的进行处理。21:48 5

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第5章基带数字信号的表示和传输

5.2 字符的编码方法(简)

何谓字符？汉字、数字和英文字母 … ,统称为字符。

汉字的编码方法：4位十进制数字表示一个汉字。例如，电报编码： “中” “0022”,“国” “0948”。区位码： “中” “5448”,“国” “2590”。

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英文字母编码方法：ASCII 码 - 7位二进制数字表示一个字符。6

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第5章基带数字信号的表示和传输

5.3 基带数字信号的波形

单极性不归零(NRZ)波形二进制符号“1”、“0”分别对应正电平和零电平，或反之。在整个码元持续时间内，信号取值不变。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。

双极性不归零(BPNRZ)波形“1”、“0”分别对应正、负电平，或反之。在整个码元持续时间内，信号取值不变。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。

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第5章基带数字信号的表示和传输

单极性归零(RZ)波形信号电压在一个码元终止前总要回到零电平。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。

双极性归零(BPRZ)波形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。

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第5章基带数字信号的表示和传输

差分波形用相邻码元电平的跳变和不变来表示消息代码，图中，以电平跳变表示“0”,以电平不变表示 “1”。它也称相对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响。

多电平波形：可以提高频带利用率。图中给出了一个四电平波形。

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第5章基带数字信号的表示和传输+V

0 1 0 1 1

0 0 0 1

(a)

0+V

(b)

-V+V

+3V 0 +V -V -3V

(c)

+V (d) 0 -V

图5.3.2 多电平波形

(e)

(a) 单极性波形 (b)双极性波形 (c)单极性归零波形 (d)双极性归零波形 (e)差分波形

图5.3.1 基带信号的基本波形21:48 10

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第5章基带数字信号的表示和传输

5.4 基带数字信号的传输码型(简)★ 对于传输码型，有如下一些要求：无直流分量和只有很小的低频分量；含有码元的定时信息；传输效率高；最好有一定的检错能力；适用于各种信源，即要求以上性能和信源的统计特性无关

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第5章基带数字信号的表示和传输

★ AMI码 -传号交替反转码编码规则：“1” 交替变成“+1”和“-1”,“0” 仍保持为“0”。

例：消息码： 0 1 0 1 1 0 0 0 1 AMI码：0 +1 0 -1 +1 0 0 0 -1 优点：没有直流分量、译码电路简单、能发现错码缺点：出现长串连“0”时，将使接收端无法取得定时信息。又称：“1B/1T”码 - 1位二进制码变成1位三进制码。21:48 12

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第5章基带数字信号的表示和传输

★ HDB3码 -3阶高密度双极性码编码规则：

(1)将消息码变换成AMI码， (2)检查AMI码中连“0”的情况：当没有发现4个以上(包括4个)连“0”时，则不作改变，AMI码就是HDB3码。当发现4个或4个以上连“0”的码元串时，就将第 4个“0”变成与其前一个非“0”码元(“+1”或 “-1”)同极性的码元。将这个码元称为“破坏码元”,并用符号“V”表示，即用“+V”表示“+1”,用“-V”表示“-1”。21:48 13

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第5章基带数字信号的表示和传输为了保证相邻“V”的符号也是极性交替： * 当相邻“V”之间有奇数个非“0”码元时，这是能够保证的。 * 当相邻“V”之间有偶数个非“0”码元时，不符

合此“极性交替”要求。这时，需将这个连“0” 码元

串的第1个“0”变成“+B”或“-B”。B的符号与前一个非“0”码元的符号相反；并且让后面的非21:48

“0”

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第5章基带数字信号的表示和传输【例5-1】 : 消息码: 1000 0 1000 0 1 1 0 0 0 0 1 1

AMI码: -1 0 0 0 HDB3码: -1 0 0 0 -1 0 0 0 译码： -1 0 0 0 1000

0 -V -1 0 0

+1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 +1 0 0

0 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 0 0 0 +1 -1 +1 -1 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 1000 0 1 1 0 0 0 0

-1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 1 1

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第5章基带数字信号的表示和传输另一编码规则： dk dk’:将dk中的连四零变换为特殊序列000V或100V。选择原则：相邻两个特殊序列之间有偶数个1 时，后一个特殊序列采用100V,否则用000V, 以保证HDB3码的均值为零。 dk’ HDB3:对dk’序列的“1”交替地变换为“+1”与“-1”, V 破坏极性交替规律。【例5-2】消息码dk : 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 dk’ : (V-) 1 1 0 1 1 1 0 0 V 0 1 0 0 0 V 1 0 0 V HDB3码: +1 -1 0 +1-1 +1 0 0 +1 0 -1 0 0 0 -1 +1 0 0 +121:48 16

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第5章基带数字信号的表示和传输

译码：– 发现相连的两个同符号的“1”时，后面的“1” 及其前面的3个符号都译为“0”。 – 然后，将“+1”和“-1”都译为“1”,其它为“0”。

优点：除了具有AMI码的优点外，还可以使连“0”码元串中“0”的数目不多于3个，而且与信源的统计特性无关。

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第5章基带数字信号的表示和传输

★双相码 -曼彻斯特(Manchester)码编码规则：消息码“0” 传输码“01” 消息码“1” 传输码“10” 例：消息码： 1 1 0 0 1 0 1 双相码：10 10 01 01 10 01 10

译码规则：消息码“0”和“1”交替处有连 “0”和连“1”,可以作为码组的边界。优缺点：只有2电平，可以提供定时信息，无直流分量；但是占用带宽较宽。21:48 18

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第5章基带数字信号的表示和传输

★ 密勒码 -延迟调制码编码规则：