n5.1 引言引言n5.2 数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性n5.3 基带传输常用的码型基带传输常用的码型n5.4 基带脉冲传输与码间干扰基带脉冲传输与码间干扰n5.5 无码间干扰的基带传输特性无码间干扰的基带传输特性n5.6 部分系统响应部分系统响应n5.7 基带传输系统的抗噪声性能基带传输系统的抗噪声性能n5.8 眼图眼图5.9 时域均衡时域均衡 笫笫笫笫5 5 5 5章章章章笫笫5 5章章 数字基带传输系统数字基带传输系统13 八月 20241数字基带传输系统ch第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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。13 八月 20242数字基带传输系统ch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第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)基带传输系统的基本结构13 八月 20243数字基带传输系统ch接收滤波器：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：抽样判决器： 在噪声背景下用来判定与再生基带信号。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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13 八月 20244数字基带传输系统ch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 频带传输系统第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)频带传输系统：频带传输系统： 包括了载波调制和解调过程的传输系统。13 八月 20245数字基带传输系统ch1.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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)研究基带传输系统的意义：13 八月 20246数字基带传输系统ch5.2 数字基带信号及基频谱特性5.2.1 数字基带信号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基带信号类型及其频谱特性频谱特性。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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13 八月 20247数字基带传输系统ch2.双极性码波形+E 0V 1 0 1 0 0 1 1 0第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 20248数字基带传输系统ch 使用或 的V系列接口标准使用。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)+E -E0 1 0 1 0 0 1 1 0 3.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。 1 0 1 0 0 1 1 码元码元13 八月 20249数字基带传输系统ch4.双极性归零码波形 1 0 1 0 0 1 1 0 码元码元.第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202410数字基带传输系统ch5.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电位改变表示符号1； 相邻码元的电位不变电位不变表示符号0；第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band) 1 0 1 0 0 1 113 八月 202411数字基带传输系统ch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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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13 八月 202412数字基带传输系统ch6.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二进制符号对应一个第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)脉冲码元的情况，也称为多电平码波形。13 八月 202413数字基带传输系统ch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元码波形元码波形或4电平码电平码波形第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202414数字基带传输系统ch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 第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202415数字基带传输系统ch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；升余弦脉冲； 高斯型脉冲；高斯型脉冲； 半余弦脉冲半余弦脉冲 等等。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202416数字基带传输系统ch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 可以表示成第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)基带信号的函数表示：基带信号的函数表示：13 八月 202417数字基带传输系统ch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 中遇到的基带信号基带信号都是一个随机的随机的 脉冲序列脉冲序列。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202418数字基带传输系统ch5.2.2 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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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。13 八月 202419数字基带传输系统ch 二进制随机脉冲序列的表示与图形：第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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。 13 八月 202420数字基带传输系统ch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： 第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)图5-4 任意一随机脉冲序列13 八月 202421数字基带传输系统ch随机脉冲序列 的功率谱密度5.2-4第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band) 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：13 八月 202422数字基带传输系统ch设截取时间T 取正负N个码元和0码元，即 ，则 可表示成则有第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)图5-4 任意一随机脉冲序列13 八月 202423数字基带传输系统ch稳态波 是随机信号 的平均分量，可表示为5.2-8第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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。 13 八月 202424数字基带传输系统ch交变波 为第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202425数字基带传输系统ch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：结论：第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)或写成:13 八月 202426数字基带传输系统ch稳态波 的功率谱密度当 时， 此时第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202427数字基带传输系统ch系数为：第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202428数字基带传输系统ch令第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)上式中13 八月 202429数字基带传输系统ch作如下定义第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202430数字基带传输系统ch第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202431数字基带传输系统ch则第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)交变波 的功率谱密度 和 13 八月 202432数字基带传输系统ch第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202433数字基带传输系统ch第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202434数字基带传输系统ch第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202435数字基带传输系统ch上面3项概率和为1 第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202436数字基带传输系统ch设第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202437数字基带传输系统ch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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202438数字基带传输系统ch随机基带序列 的功率谱密度。其中第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202439数字基带传输系统ch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第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital base band transmission system)13 八月 202440数字基带传输系统ch若 为矩形脉冲， 概率 第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band) 13 八月 202441数字基带传输系统ch第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202442数字基带传输系统ch5.2-27第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202443数字基带传输系统ch（2）对于双极性波形，若 则第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202444数字基带传输系统ch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第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202445数字基带传输系统ch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= ）,此时无离散谱第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202446数字基带传输系统ch5.3 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信道基带信号，则称此变换为数字基带调制。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202447数字基带传输系统ch相反，把信道基带信号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对传输用的基带信号的主要要求:有两点：有两点： 1.码型码型形式，形式，2.基带电波形基带电波形形式形式第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202448数字基带传输系统ch（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。 第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202449数字基带传输系统ch本节主要讨论传输码传输码的选择，或传传输码的结构输码的结构。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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202450数字基带传输系统ch（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；第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202451数字基带传输系统ch变换为传输码的+1,-1，+1，-1，.例：消息代码 ：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 AMI码： +1 0 0 -1 +1 0 0 0 -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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202452数字基带传输系统ch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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202453数字基带传输系统ch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， 则将连第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202454数字基带传输系统ch0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1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 写出相应的AMI码和HDB3码 。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202455数字基带传输系统ch1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1消息代码：AMI码:-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 HDB3码：-1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1-B 0 0 -V +1 -1第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)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+V13 八月 202456数字基带传输系统ch(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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1消息代码：AMI码:-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1 HDB3码：-1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1-B 0 0 -V +1 -113 八月 202457数字基带传输系统ch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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202458数字基带传输系统ch3.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。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202459数字基带传输系统ch然后，再对每一码组编码，即编码成两然后，再对每一码组编码，即编码成两个三进制数（个三进制数（+ - 0）。）。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)二进制代码 +模式 -模式 0 0 0 1 1 0 1 1 - + 0 + + 0 + - - + 0 - - 0 + -表 5-1 PST码13 八月 202460数字基带传输系统ch二进制代码 +模式 -模式 0 0 0 1 1 0 1 1 - + 0 + + 0 + - - + 0 - - 0 + -表 5-1 PST码第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)例：代码 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0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。13 八月 202461数字基带传输系统ch用数字 0 1(二进码新码)代替二进制码0用数字 1 0(二进码新码)代替二进制码1;(反相波形)例：代码 1 1 0 0 1 0 1 10 10 01 01 10 01 10 特点: 1.只使用两个电平，前边的AMI 、HDB3码使用3个电平。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)4. 双相码（Biphase Code )双相码又称Manchester （ 曼彻斯特码）13 八月 202462数字基带传输系统ch2.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. 与前边三种码比，带宽要宽一些。4.在局域网中差分双相码常被使用。5. Miller (密勒) 码，亦称延迟调制码它是双相码的一种变形。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202463数字基带传输系统ch编码规则：1码用码元间隔中心出现跃变表示即用01，10 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。在相邻码元的边界处也无跃变，出现连“0”时， 在两个“0”之间边界处出现电平跃变，即00，11交替。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202464数字基带传输系统ch(a)双相码(b)密勒码(c)CMI传号反转码第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)1101001013 八月 202465数字基带传输系统ch6. CMI码， 传号反转码编码规则为：“1”码交替用“11”和“00”表示；“0”码用“01”表示。特点：有较多的电平跃变，含有丰富的定时 信息，是ITU推荐的PCM(脉冲编码调制) 四次群的接口码型。 第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202466数字基带传输系统ch7. nBmB码这是一类分组码，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。 ，新码可能有 种组合。双相码、密勒码、和CMI都可以看作1B2B 码光纤数字传输系统中，通常选取 ， 第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202467数字基带传输系统ch 即1B2B，2B3B,及5B6B等。5B6B已经实用化。8. 4B/3T码4B/3T是1B/1T码的改进型，它把4个二进制符号变换成3个三进制符号。第第五五章章 数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)13 八月 202468数字基带传输系统ch第第五五章章数字基带传输系统数字基带传输系统(digital transmission system of base band)u作业作业9思考题思考题 52；53；54；习习 题题 416；51；52； 53； 54； 13 八月 202469数字基带传输系统ch