基带信号及其频谱特性

CCEE第四章基带传输数字通信原理重庆大学通信工程学院数字通信原理主要内容4.1概述4.2基带信号及其频谱特性4.3基带信号的传输与码间干扰4.4基带传输中码间干扰的消除4.5传输系统中的噪声4.6基带信号的最佳接收4.8基带系统的均衡4.7基带系统的最佳化重庆大学通信工程学院数字通信原理4.2基带信号及其频谱特性数字基带信号1基带信号的波形的形成2单个基带脉冲波形的频谱3基带信号序列的功率谱密度4重庆大学通信工程学院数字通信原理数字基带信号数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。最常见的基带信号波形传输用的基带信号主要要求消息代码的电波基带信号就是这些代码的电波形式二进制或多进制代码重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理单极性不归零脉冲一种最基本、最简单的基带信号形式。二进制符号“0”和“1”对应的分别是0电平和正电位（或负电位）极性单一，电脉冲间无间隔，含有较大的直流分量，不适应传输特性的漂移变化。抗干扰能力差，不适于较远距离传输。特点构成重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理双极性不归零脉冲用正脉冲代表二进制符号“1”，负脉冲代表二进制符号“0”，它的电脉冲间也无间隔，但由于是双极性，故当0、1符号等概出现时，无直流分量，且因判决门限为0电平，所以抗干扰性较单极性脉冲强。构成特点重庆大学通信工程学院数字通信原理双极性脉冲单极性脉冲全宽码与后面介绍的“归零码”相对应全宽码全宽码在一个码元内均有电压或无电压。全宽码脉冲宽，频带不宽，频谱中无基波分量，不能直接提取位同步信号。由于码元无空隙，易发生码元波形间干扰。重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理单极性归零脉冲它是单极性脉冲的归零形式归零即每个脉冲在码元持续时间内都要回到零电位，故叫归零脉冲。占空比=脉冲宽度/码元持续时间TS特点构成对于脉冲持续时间多长归零，用占空比来描述单极性归零脉冲频谱较单极性脉冲频带宽，有1/TS成分，便于提取位定时信号重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理双极性归零脉冲它是双极性脉冲的归零形式构成特点具有双极性脉冲抗干扰能力较强的特点和归零脉冲有位同步信号频率，便于提取位定时信号的优点。但频带较全宽码宽。重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理绝对码和相对码基带信号均与数码“1”、“0”直接对应，以上讨论的四种码型都是绝对码码的电平与“1”或“0”间无绝对的对应关系，而是用电平的相对变化与否来传输信息绝对码相对码它在传输过程经不起由于各种因素引起的极性反转，只能用于短距离通信。它的优点是传输时不怕极性倒置。重庆大学通信工程学院数字通信原理差分码它与前四种基带信号不同，它的波形不直接与数码对应，而是用脉冲电平不变与跳变来表示“1”或“0”。若用电平跳变表示“1”，则称传号差分码（常用）若用电平跳变表示“0”，则称空号差分码。重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理数字双相码又称分相码或曼彻斯特码，它用一个周期方波来代表“1”，而用它的反相表示“0‘，即用“10”表示“1”，用“01”表示“0”由于每个码元间隔的中心部分都存在电平跳变，因此，比较容易提取位定时信号，无直流分量及直流漂移，编码容易。广泛用于局域网中作传输码特点构成重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理“10”和连续的“11”“00”都是不可能出现的，如果出现必定是错码，CMI码数字双相码类似，是一种二电平非归零码。通常是“11”和“00”交替地表示“1”码，而“01”表示“0”码无直流分量，且频繁出现电平跳变，便于提取位定时信号。具有检错能力。该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型。在光缆传输系统中有时也用作线路传输码型特点构成重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理密勒码（延迟调制码）“1”码用码元周期中点电平跳变表示，而“0”码则有两种情况，当出现单“0”时，在码元周期不跳变;而遇连0时则在前一个0结束时出现电平跳变。它是数字双相码经一级触发器后得到的波形可以检测传输误码。信号能量主要集中在二分之一码速的频率范围内，直流分量小，故频带窄，仅为数字双相码的一半。特点构成重庆大学通信工程学院数字通信原理波形对比单极性双极性单极性归零双极性归零差分码数字双相码CMI码密勒码-A0A0AA0-A0A-A0A-A0A-A0A011010011A0重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理5B6B码是光纤数字传输系统中应用的一种线路传输码。这是一类分组码，属于有限二进码中的一种，有限二进码是一种序列排列受到限制的二进码，它把原信息码流的n位二进制码作为一组，变换为m位二进制码作为新的码组。重庆大学通信工程学院数字通信原理5B6B码由于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。光纤数字传输系统中应用的有限二进码通常是取m=n+1，5B6B码有26-25=32个多余码组不用，在64个码组中选用32个码组，选含有3个“1”和3个“0”的平衡码组20个，其余码组在非平衡码组中选。非平衡码组中有15个码组含4个“1”和2个“0”，有15个码组含4个“0”和2个“1”，剩下的码组“1”、“0”数相差悬殊一般不与考虑。重庆大学通信工程学院数字通信原理5B6B码所选组合不同，会有多种5B6B码。为了减小低频分量应使码组中“1”“0”等概出现，将码组中的“1”“0”分别赋予代数值+1、-1，然后将各位码元按代数值相加，得到的代数和称为码组的“数字和”，用它来衡量“1”“0”的平衡性。按其“数字和”的正、负将码组分成正模式码组和负模式码组。重庆大学通信工程学院数字通信原理5B6B码表输入二元码组输出二元码组正模式数字和负模式数字和00000000010001000011001000010100110001110100001001010100101101100011010111001111100001100101100111101101000111101011001011001101001111010111010011010100010111011001011011011100011101100011100101000011000101000111001001001011001100110001010001010011010100010111011000001010001100011101100010＋2＋20＋200＋2＋20000＋2＋2000－2－20－200－2－20000－2－200重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理AMI码是一种将消息代码0（空号)和1(传号)按如下规则进行编码的码：代码中“0”仍为0，而代码中的“1”交替地变换为+1、-1、+1、-1….。消息代码：10011000111lAMI码:+100-1+l000–1+1–1+1重庆大学通信工程学院数字通信原理AMI码这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。AMI码编译码电路简单及便于观察误码情况，是一种基本的线路码，应用广泛出现长的连“0”时，提取位定时信号困难优点缺点重庆大学通信工程学院数字通信原理1B1T码由于AMl码的传号“1”交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而空号“0”始终为零电平。它实际已把一个二进制符号序列变成了三个电平的脉冲序列，但它仍然传输的是二进制数码，因此，称它为准三进制数码。我们把一个二进制数码变换成一个三进制数码所构成的码称为1B／1T码。重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理HDB3码HDB3码是AMI码的改进型，其编码规则为：连0数少于4时同AMI码连0数等于或大于4时，加取代节000V，V为破坏脉冲，极性与前面一个“1”极性相同，码中破坏脉冲的极性要求正、负交替，当取代节间“1”的个数为奇数，则所加的取代节均为000V连0数等于或大于4时，但取代节间“1”的个数为偶数，虽第一个取代节仍为000V，但第二取代节要变为B00V，B为补“1”脉冲，极性与前面“1”相反，目的是保证破坏脉冲极性的正、负交替。这时V脉冲的极性与B脉冲相同。重庆大学通信工程学院数字通信原理HDB3码【例】110001110011AMI码+000-+-00+-HDB3码+000-+-00+-【例】2100001011000001HDB3码+000V+-0+-000V-0+重庆大学通信工程学院数字通信原理HDB3码【例】310000111100000101HDB3码+000V+-+-+B-00V-0+0-译码：只要从收到的脉冲序列中找到破坏脉冲。就可断定V脉冲前面的3个脉冲一定是0符号，从而恢复4个连0码，再将所有－1变成＋1后便得到原消息代码。重庆大学通信工程学院数字通信原理HDB3码HDB3码的特点很明显的，它除了保持AMI码的优点外，由于连0数不会大于3所以对于定时信号的恢复十分有利。HDB3码是CCITT推荐使用的传输码之一。特点重庆大学通信工程学院数字通信原理最常见的基带信号波形单极性不归零脉冲双极性不归零脉冲单极性归零脉冲双极性归零脉冲差分码（相对码）数字双相码CMI码密勒码5B6B码AMI码HDB3码4B/3T码多电平脉冲重庆大学通信工程学院数字通信原理4B/3T码1B/1T码的编码效率不高，4B/3T是为提高编码效率而提出的一种编码，即用3个三进制码表示4个二进制码。编码效率为：重庆大学通信工程学院数字通信