数字基带传输系统总结

第4章数字基带传输系统4.1数字基带信号码型及其功率谱4.2无码间干扰基带传输系统4.3部分响应系统4.4均衡技术4.5眼图4.6基带系统的抗噪声能力课程目标：1：掌握数字基带传输的常用码型。2：掌握无码间干扰基带传输特性研究。3：理解部分响应系统、眼图和时域均衡、抗噪声性能分析。第4章数字基带传输系统4.1数字基带信号码型数字基带信号------来自数据终端的原始数据信号。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……这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。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，它们可以直接传输，故称为数字基带传输。直接传送基带信号的系统称为基带传输系统。传输码的选择传输码的结构应具有下列主要特性：1.数字基带信号应不含有直流分量，且低频及高频分量也应尽量的少。2.数字基带信号中应含有足够大的定时信息分量。这就要求数字基带信号中含有或经过简单处理后含有定时脉冲信号的线谱分量，以便同步电路提取。3.基带传输的信号码型应与信源的统计特性无关。码型结构含有内在的检错能力。第4章数字基带传输系统4.1.1常见的基本码型1.单极性非归零码NRZ（Non-ReturntoZero）0：由0电平表示二进制符号“0”，整个码元期间电平保持不变1：用正电平（高电平）表示二进制符号“1”，整个码元期间电平保持不变+E0)(单极性NRZT01100101应用：电路内部、近距离传输时设备之间、过渡码型。01011001+E0)(单极性NRZ1.单极性非归零码NRZ（二）(1)含有低频和直流成分（一般有线信道低频传输特性比较差）。(2)由于信道衰减因素，不存在最佳判决电平。(3)不能直接提取位定时信息。(4)传输时需要信道一段接地，故不能用用两根线均不接地的电缆来传输。2.双极性非归零码BNRZ（BipolarNon-ReturntoZero）1：正电平表示符号“1”，整个码元期间电平保持不变0：负电平表示符号“0”，整个码元期间电平保持不变01100101+E-E(1)不含直流成分，不需要接地的电缆来传输。(2)存在最佳判决电平0(3)出现连0或连1时，不能提取位定时信息。应用：V系列接口和RS-232C接口标准。3.单极性归零码RZ（ReturntoZero）01011001+E01：正向脉冲表示“1”，高电平持续τ秒后，又返归零0：负电平表示“0”，整个码元期间电平保持不变TτT占空比可直接提取位定时信息。应用：其他信号提取位同步信息的过渡码形。正向脉冲表示“1”，负向脉冲表示“0”。正向脉冲和负向脉冲都在码元间隔时间内返归到零。01011001+E-E4.双极性归零码BRZ传号差分NRZ(M)“1”相邻码元电平发生跳转，“0”相邻码元电平不改变。+E0110110015.差分码(传号差分、空号差分）差分码波形代表的信息仅与相邻码元的电位变化有关，而与电平的极性无关。10100100+Takbkbk-111011001akbk-1bk0110000110000001绝对码相对码解决载波相位模糊问题第4章数字基带传输系统4.1.2非归零单极性码的功率谱通过谱分析，可以了解信号需要占据的频带宽度，所包含的频谱分量，有无直流分量，有无定时分量等。数字基带信号是随机的脉冲序列，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。Ofs2]sin[sssTfTfT2fsf-fs-2fs第4章数字基带传输系统非归零单极性码的功率谱G(f)TsO-fsfs2fsf过零点带宽B=fs主瓣旁瓣其它,02,1)(sTttg]sin[)(sssTfTfTfG)(ssTfSaT0t()gt12sT2sTf0不归零码归零码1bT1()spf1()4f第4章数字基带传输系统单极性码的功率谱设二进制信息序列f(t)的码速率为1000Bd，占用了多少带宽？占空比为0.5的单极性归零码的过零点带宽为：单极性非归零码的过零点带宽为：占空比为0.4的单极性归零码的过零点带宽为：过零点带宽B=B=对于单极性非归零码，数字调制信号f(t)cos(ωct)带宽为多少?B=2fsB=1/Ts=RB=1000Hz=RB/0.5=2000Hz1/0.5Ts1/0.4Ts=RB/0.4=2500Hz0t2bT2bT2bgtT2bgtT24bgtT13bgtT12bgtT12bgtT1gtg1(t)－“0”码，出现概率为pTb－码元间隔g2(t)－“1”码，出现概率为1-pfb－码元速率二进制随机序列示意图nntgtg)()(g2(t＋4Ts)g1(t＋3Ts)g1(t＋2Ts)g2(t＋Ts)g(t)g1(t)g2(t－Ts)g2(t－2Ts)ttO－Ts2Ts2O－Ts2－TsTs2Tsv(t)tOu(t)(a)(b)(c)稳态分量a(t)=E[g(t)]随机分量u(t)=g(t)-E[g(t)]连续谱－决定信号带宽离散谱－决定信号是否有直流及定时分量g1(t)及g2(t)一般不同，故G1(f)G2(f)，因而连续谱总是存在的；离散谱是否存在，取决于g1(t)和g2(t)的波形概率P。g1(t)~G1(f)g2(t)~G2(f)221)()()1(1)(fGfGPPTfPssmssssfmffmGPfmPGT)()()1()(122121.单极性非归零码的功率谱：msssssfmffmGffGffP)()(41)(41)(222mssssssfmffmGPfmPGffGfGPPffP)()()1()()()()1()(221221g1(t)=0,g2(t)=g(t),P=1/2)(sin)(sssssTfSaTTfTfTfG]sin[]sin[)(mmTTmfTmfTmfGsssssss]sin[lim)0(0ssfsTfTfTG=0=Ts直流定时分量)(41)(41)(2fTfSaTfPsssOfs2fsf-fs-2fs过零点带宽B=fsfs=1/Ts2.g(t)为半占空归零矩形脉冲单极性半占空归零信号的带宽为Bs=2fs0t()gt14sT4sT()()22bbTfTGfSaf0不归零码归零码1bT1()spf1()4f0)0()(:0SaTfmGmss有直流分量)(0,0偶数m有离散谱)(0,0奇数m)()2(161)2(16)(22smSSsmffmSaTfSaTfP)2()(mSaTfmGss窄带滤波器3.对于双极性波形：若设)()()(21tgtgtgP=1/2：2)()(fGffPss)()(2sssTfSaTfPmssssssfmffmGPfmPGffGfGPPffP)()()1()()()()1()(221221Ofs2fsf-fs-2fsg(t)为双极性矩形脉冲)(2)()(21fGfGfG0)()1()(21ssfmGPfmPG第4章数字基带传输系统常用码型编码规则：传输时，原“0”码仍编为传输码的0；原“1”码，交替地变换为+1，-1，+1，-1，…1.传号交替反转码AMI码(AlternateMarkInversion)AMI码的功率谱中不含直流成分，连0串时不利于提取定时信号。信息码:100110000000110011…+100–1+10000000-1+100–1+1…AMI码:2.三阶高密度双极性码HDB3码(HighDensityBipolar3)HDB3是改进的AMI码，它克服了AMI码的缺陷而保留了其合理性能，被CCITT推荐使用。1.取代变换:将4个连0码用000V或B00V代替，000V:相邻V码中间有奇数个1时，B00V:相邻V码中间有偶数1码。2.加符号:给1码、V码及B码加符号。原则是，V码的符号与前一个非0码的符号相同，1码及B码的符号与前个非0码的符号相反。1000010000110000l1代码：+1000+V-1000-V+1-1+B00+V-l+1HDB3码:1000V1000V11B00V11+1000+1-1000-1+1-1+100+1-l+12.三阶高密度双极性码HDB3码(二)-解码根据V与前面非零符号相同+1000+1--+1000+V+100+1--+B00+V试求HDB3码对应的原二进制信息代码。HDB3:+1-10+1000+100-100+1-100-10+1判断V和B：+1-10+1000+V00-100+1-B00-V0+1原信息码：11010000001001000001+1-10+1000+100-100+1-100-10+1AMI码和HDB3码的功率谱1.00.500.51.0AMIHDB3非归零码归一化功率谱f/fsAMI码和HDB3码的功率谱3.数字双相码(曼彻斯特Manchester)编码规则:“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示，例如：无直流分量，编码过程也简单。但带宽比原信码大1倍。011010011010010110曼彻斯特码0110110014.密勒码密勒（Miller）码编码规则：“1”码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。“0”码有两种情况：单个“0”时，在码元间隔内不出现电平跃变，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。OA－AOA－AAO－At/T0t/T0t/T011010010(a)(b)(c)5.CMICMI码是传号反转码的简称，与数字双相码类似，它也是一种双极性二电平码。编码规则是：“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码固定地用“01”表示。OA－AOA－AAO－At/T0t/T0t/T011010010(a)(b)(c)6.nBmB码nBmB码是把原信息码流的n位二进制码作为一组，编成m位二进制码的新码组。由于m＞n，新码组可能有2m种组合，故多出(2m-2n)种组合。从中选择一部分有利码组作为可用码组，其余为禁用码组，以获得好的特性。在光纤数字传输系统中，通常选择m＝n+1，有1B2B码、2B3B、3B4B码以及5B6B码等，其中，5B6B码型已实用化，用作三次群和四次群以上的线路传输码型。8B10B应用：串行连接SCSI、串行ATA、光纤链路、吉比特以太网、XAUI（10吉比特接口）、PCIExpress总线、InfiniBand、SerialRapidIO、HyperTransport总线以及IEEE1394b接口（火线）技术中。8B10B2将8bit代码组合编码成10bit代码。确保字节易于同步；简单纠错；在一行中不会产生超过四个连“1”或连“0”；“1”与“0”的不平衡度（“0”的个数减去“1”的个数）不会超过2个。它的系统开销高达25%。64B66B编码技术。这种技术应用于10G以太网（10GBase-R），是一种编码与扰码相结合的技术。首先，数据被分成8个字节一组（总共64比特）。然后，这些字节采用自同步扰码实现随机化，其特征多项式为x58+x39+1。4.2无码间干扰基带传输系统1.码间干扰(Intersymbolinterference---ISI)噪声n(t)H()-hh码间干扰2.码间干扰产生的原因：信道的不理想特性C()抽样判决器＋发滤波器收滤波器GT(ω)GR(ω)3.消除码间干扰产生的方法：频域、时域a.频域:b.时域:BiBRiRH||)2(常数时域均衡器(横向滤波器)OK0|H()|O()tddtjeKH0)(0)(KH幅频特性dt)(相频特性理想恒参信道特性传输特性deGtgtjT)(21)()()()()(RT