1、數(shù)字信號(hào)基帶傳輸系統(tǒng)，第4章，第2節(jié)，內(nèi)容，數(shù)字基帶傳輸概述數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性普通碼型基帶脈沖傳輸和符號(hào)間無串?dāng)_基帶傳輸特性無符號(hào)間串?dāng)_基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能眼圖均衡技術(shù)部分響應(yīng)系統(tǒng)，第3節(jié)，教學(xué)要求，數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)組成及各部分功能；數(shù)字基帶信號(hào)的時(shí)城市波形和頻譜特性；AMI碼、HDB3碼、PST碼和雙相碼的編解碼原理和特點(diǎn)；無符號(hào)間干擾的基帶傳輸特性，奈奎斯特帶寬；升余弦滾降特性、滾降系數(shù)與頻帶利用率的關(guān)系；無符號(hào)間干擾的基帶系統(tǒng)抗噪聲性能分析：眼圖與基帶信號(hào)傳輸質(zhì)量的關(guān)系；時(shí)域均衡的原理及均衡效果的測(cè)量；一級(jí)和二級(jí)部分響應(yīng)系統(tǒng)。4.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)概述，5。數(shù)字基帶信號(hào)：由報(bào)文轉(zhuǎn)換

2、而來的原始電信號(hào)，(基本頻帶)數(shù)字基帶信號(hào)：離散(數(shù)字)原始電信號(hào)，(報(bào)文編碼的電波形)頻譜基本上從零擴(kuò)展到寬頻帶信號(hào)：原始信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后加載到載波上，或調(diào)制信號(hào)上；光譜離開零點(diǎn)，便于傳輸。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，數(shù)字通信系統(tǒng)的信號(hào)處理可以概括為兩種轉(zhuǎn)換基帶轉(zhuǎn)換：消息和數(shù)字脈沖信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換：基帶信號(hào)通過信道機(jī)調(diào)制載波，產(chǎn)生帶信號(hào)或從調(diào)制信號(hào)中解調(diào)恢復(fù)基帶信號(hào)。傳輸基帶信號(hào)的系統(tǒng)成為基帶傳輸系統(tǒng)。基帶傳輸系統(tǒng)，其中數(shù)字基帶信號(hào)(PCM信號(hào))直接發(fā)送到信道進(jìn)行傳輸，無需調(diào)制；7.數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，其輸入信號(hào)是終端設(shè)備或編碼器產(chǎn)生的脈沖序列。通常是單極脈沖序列，即NRZ碼。為了適合在信道中傳輸，通常需要

3、通過信道信號(hào)形成器進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換和波形轉(zhuǎn)換：模式轉(zhuǎn)換通常將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成交替標(biāo)記反轉(zhuǎn)，即AMI碼或HDB3碼。波形變換的目的是減少符號(hào)間干擾。為了減小加性噪聲的影響，接收機(jī)首先使信號(hào)進(jìn)入匹配濾波器，然后通過均衡器來校正由于信道特性不理想而引起的波形失真或碼間干擾。當(dāng)采樣定時(shí)脈沖到達(dá)時(shí)，決定恢復(fù)基帶數(shù)字信號(hào)。8.基帶系統(tǒng)各點(diǎn)示意圖，4.2。數(shù)字基帶信號(hào)和頻譜特性，10。數(shù)字基帶信號(hào)是信息代碼的電波形。不同的基帶傳輸系統(tǒng)由于信道特性和要求不同，采用不同的數(shù)字脈沖波形。常用的有：矩形脈沖、三角波、高斯脈沖、升余弦脈沖等。易于形成和轉(zhuǎn)化；11，101，101，由矩形脈沖組成的二進(jìn)制信號(hào)序列，數(shù)字基帶信號(hào)

4、，和12，101，數(shù)字基帶信號(hào)。典型的數(shù)字信號(hào)波形是二進(jìn)制矩形脈沖信號(hào)，它可以構(gòu)成各種形式的二進(jìn)制信號(hào)序列，如圖所示。為了分析二進(jìn)制矩形脈沖信號(hào)的頻譜和傳輸特性，首先分析了單個(gè)矩形脈沖的頻譜。單個(gè)矩形脈沖的時(shí)域表達(dá)式和頻譜表達(dá)式如下：13 .設(shè)二進(jìn)制隨機(jī)序列為S (t)，安為基帶信號(hào)在NTst(n 1)Ts的幅度，這是一個(gè)隨機(jī)量。數(shù)字基帶信號(hào)，14，數(shù)字基帶信號(hào)的表達(dá)式，定義基帶信號(hào)的表達(dá)式如下：對(duì)應(yīng)于an :的第n個(gè)信息符號(hào)的電平值(0，1或-1，1)由信號(hào)編碼和編碼規(guī)則確定；Ts :符號(hào)間隔，g(t) :是標(biāo)準(zhǔn)脈沖波形。對(duì)于二進(jìn)制碼序列，如果g1(t)代表“0”，G2 (T)代表“1”，那

5、么就有必要研究基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)。通過頻譜分析，我們可以知道：信號(hào)。單個(gè)脈沖信號(hào)的頻譜可以通過傅里葉變換獲得。在數(shù)字通信中，16，基帶信號(hào)的頻譜特性，假設(shè)隨機(jī)信號(hào)序列是平穩(wěn)隨機(jī)過程，其中“0”和“1”的出現(xiàn)概率分別為p和(1P)，并且它們的出現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)上是獨(dú)立的，那么有：17，隨機(jī)序列的總功率譜，雙邊功率譜密度表達(dá)式：?jiǎn)芜吂β首V密度表達(dá)式：18，結(jié)論，隨機(jī)脈沖序列連續(xù)譜總是存在的；在某些特殊情況下不存在離散譜，或者某些離散譜分量不存在。隨機(jī)序列的帶寬可以根據(jù)連續(xù)譜來確定。根據(jù)離散頻譜，可以確定隨機(jī)序列是否包含DC分量(m=0)和定時(shí)分量(m=1)。19，功率譜特性，優(yōu)良的功率譜特性，窄主瓣(窄傳

6、輸帶寬)，快速滾降收斂，無脈沖譜決定功率譜主要特性的參數(shù)，碼型和波形結(jié)構(gòu)及形狀，先驗(yàn)概率傳輸速率的標(biāo)記和空間數(shù)，20，單極波形功率譜密度，概率為0，1的單極不歸零碼功率譜，單極不歸零信號(hào)帶寬，Bs=fs，21，單極波形功率譜密度， 單極性半占空比歸零碼功率譜密度，單極性半占空比歸零碼帶寬，Bs=2 fs，22，單極性歸零碼，單極性不歸零碼，歸一化功率譜，單極性波形功率譜密度，23，雙極性波形功率譜密度，雙極性不歸零碼功率譜密度，雙極性歸零碼功率譜密度G1(f=TS/2)，23時(shí)間波形的占空比越小，頻帶越寬。 通常，頻譜的第一個(gè)零點(diǎn)被認(rèn)為是矩形脈沖的近似帶寬，它等于脈沖寬度的倒數(shù)，即Bs=1/。

7、=不歸零脈沖的Ts，然后bs=fs。=半占空比歸零脈沖的Ts/2，則Bs=1/=2fs。其中fs=1/Ts，位定時(shí)信號(hào)的頻率在數(shù)值上等于碼率RB。25，功率譜密度，單極性歸零信號(hào)包含DC、fs和fs的奇次諧波項(xiàng)。這表明可以從中提取位同步信息。單極性不歸零信號(hào)中沒有定時(shí)成分。如果你想得到定時(shí)成分，你需要變換波形。概率為0和1的雙極性信號(hào)沒有離散頻譜，也就是說，沒有DC分量和定時(shí)分量。4.3、27，基帶傳輸?shù)某Ｒ姶a類型。在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中，并非所有代碼的電波形都可以在信道中傳輸。例如，包含DC分量和豐富低頻分量的單極基帶波形不適合在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致嚴(yán)重的信號(hào)失真。例

8、如，當(dāng)消息代碼包含一長(zhǎng)串連續(xù)的“1”或“0”符號(hào)時(shí)，不歸零波形呈現(xiàn)連續(xù)的固定電平，因此不可能獲得定時(shí)信息。單極性歸零碼在傳輸“0”時(shí)也有同樣的問題。傳輸基帶信號(hào)有兩個(gè)主要要求：編碼要求，原始報(bào)文編碼必須編譯成適合傳輸?shù)木幋a類型；所選代碼類型的電氣波形應(yīng)適用于基帶系統(tǒng)的傳輸。28，選擇數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)應(yīng)考慮的原則有助于提高系統(tǒng)的頻帶利用率。它應(yīng)該具有盡可能少的直流、極低頻和高頻分量。它應(yīng)該具有足夠大的信號(hào)分量碼型來提取符號(hào)同步，這基本上不受信號(hào)源統(tǒng)計(jì)特性的影響。基帶傳輸碼型應(yīng)具有很強(qiáng)的抗噪聲和碼間干擾能力以及自檢能力，以最小化解碼過程引起的誤碼擴(kuò)散，并提高傳輸性能。29、基帶傳輸?shù)某Ｒ姶a型，為了滿

9、足基帶傳輸?shù)囊螅瑔螛O性脈沖序列必須在基帶進(jìn)行適當(dāng)編碼，以保證傳輸碼型中沒有DC分量，并且具有一定的自檢能力和適應(yīng)不同信源統(tǒng)計(jì)特性的能力。用于基帶傳輸?shù)某Ｓ么a是AMI碼、HDB3碼、4B3T碼、CMI碼和曼徹斯特碼。30、單極碼有DC分量，主要分量集中在低頻，標(biāo)記交替碼AMI碼，AMI碼也叫平衡對(duì)稱波形。32，1 1 0 1 0 1，標(biāo)記交替碼AMI碼具有無DC分量、高低頻分量少、傳輸頻帶窄的優(yōu)點(diǎn)。具有一定的錯(cuò)誤檢測(cè)能力。頻譜中沒有時(shí)鐘分量，但可以在接收端通過全波整流提取時(shí)鐘，將其轉(zhuǎn)換為RZ碼。AMI碼的缺點(diǎn)：長(zhǎng)串二進(jìn)制“0”會(huì)影響定時(shí)時(shí)鐘的提取。33，HDB3代碼，HDB3代碼是AMI的改進(jìn)

10、代碼。編碼規(guī)則是：當(dāng)連續(xù)零的個(gè)數(shù)不超過4時(shí)，與AMI的編碼規(guī)則相同。當(dāng)連續(xù)零的數(shù)量超過3時(shí)，第四個(gè)“0”變?yōu)榉恰?”脈沖，記錄為V或-V，稱為破壞脈沖。相鄰V碼的極性必須交替出現(xiàn)，以確保編碼碼中沒有DC；為了便于識(shí)別，V碼的極性應(yīng)與其先前的非“0”脈沖的極性相同；否則，四個(gè)連續(xù)“0”中的第一個(gè)“0”被改變?yōu)榕c破壞脈沖具有相同極性的脈沖，并且信號(hào)代碼的極性在被記錄為B或-B破壞脈沖之后也應(yīng)該交替。34、-1001b-00v-1-1b00v 0-1000v-，當(dāng)信號(hào)代碼中的“0”代碼不超過三個(gè)時(shí)，仍被視為AMI代碼。當(dāng)信號(hào)流中有三個(gè)以上連續(xù)的“0”碼時(shí)，每四個(gè)連續(xù)的“0”碼分成一組，用000V或B

11、00V的替換段來替換。當(dāng)從該替換節(jié)點(diǎn)到前一個(gè)相鄰的替換節(jié)點(diǎn)有奇數(shù)個(gè)原始信號(hào)時(shí)，選擇000伏替換節(jié)點(diǎn)，并且V碼的極性與前一個(gè)信號(hào)的極性相同。當(dāng)該替代節(jié)點(diǎn)與最后一個(gè)相鄰替代節(jié)點(diǎn)之間存在偶數(shù)個(gè)(包括0)原始信號(hào)時(shí)，選擇B00V替代節(jié)點(diǎn)。替換部分中的b和v具有相同的極性，并且與先前的傳輸號(hào)相反。B- V-，B，V，HDB3代碼，35，0110001010000011，1-1，讓前一個(gè)替換節(jié)點(diǎn)的極性為，找到HDB3代碼，NRZ代碼，HDB3代碼，V，-11，b-00v-1對(duì)應(yīng)NRZ代碼解碼時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的極性一致，最后一個(gè)信號(hào)及其前三個(gè)代碼全部變?yōu)椤?”。HDB3碼，36、0 1 1 0 0 0

12、1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1，HDB3碼，v碼與相鄰的前一個(gè)傳輸碼極性相同，易于識(shí)別。解碼時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的極性一致，最后一個(gè)信號(hào)及其前三個(gè)代碼都將變?yōu)椤?”。HDB3碼，37，HDB3，hdb3碼的功率譜密度，hdb3碼的特點(diǎn)：無DC分量，高低頻分量少，傳輸頻帶窄。具有不中斷業(yè)務(wù)的錯(cuò)誤檢測(cè)能力。頻譜中沒有時(shí)鐘分量，但可以在接收端通過全波整流提取時(shí)鐘，將其轉(zhuǎn)換為RZ碼。克服了AMI碼的不足，抑制了長(zhǎng)連接的“0”。HDB3碼，38，HDB3碼，HDB3碼，v碼的極性是交替的，除了v碼之外的信號(hào)的極性也是交替的，所以替換段的引入不會(huì)導(dǎo)致正負(fù)碼流的不平衡。HDB3碼的功率譜密度

13、與AMI碼相似，無DC分量，高低頻分量少，傳輸頻帶窄。頻譜中沒有時(shí)鐘分量，但可以在接收端通過全波整流提取時(shí)鐘，將其轉(zhuǎn)換為RZ碼。HDB3碼保留了AMI碼的優(yōu)點(diǎn)，并抑制了長(zhǎng)的連續(xù)“0”。CCITT被推薦為第一、第二、第三和第四組動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊的傳輸代碼類型之一。39，PST代碼，PST代碼是成對(duì)選擇的二進(jìn)制代碼。編碼過程是：首先，二進(jìn)制碼成對(duì)分組，然后每個(gè)碼組被編碼成兩個(gè)三進(jìn)制數(shù)(，0)。兩位三進(jìn)制數(shù)字有九種狀態(tài)，其中四種可以靈活選擇，防止PST碼的直流漂移。當(dāng)一個(gè)代碼組中僅發(fā)送一個(gè)脈沖時(shí)，兩種模式應(yīng)交替改變。例如，代碼：0.1001.101.01.100 PST代碼：0.00或0.000 P

14、ST代碼可以在沒有DC分量的情況下提供足夠的定時(shí)分量，并且編碼過程相對(duì)簡(jiǎn)單。然而，該代碼在識(shí)別時(shí)需要提供“分組”信息，也就是說，它需要建立幀同步。40、數(shù)字雙相碼，又稱曼徹斯特碼。它用正負(fù)對(duì)稱方波的周期表示“0”，用它的逆周期表示“1”雙相碼富含位定時(shí)信息，因?yàn)樗鼈冊(cè)诿總€(gè)符號(hào)周期的中心都有電平跳變。因?yàn)檫@個(gè)代碼的正負(fù)電平是一半，所以沒有DC分量，并且編碼過程很簡(jiǎn)單，但是帶寬是原始代碼的兩倍。米勒碼，也稱為延遲調(diào)制碼，是雙相碼的變體。編碼規(guī)則如下：“1”碼由符號(hào)間隔中心點(diǎn)的過渡表示，即“10”或“01”?！?”代碼有兩種情況：當(dāng)使用單個(gè)“0”時(shí)，在符號(hào)間隔內(nèi)沒有電平跳變，并且在相鄰符號(hào)的邊界處沒

15、有跳變。當(dāng)使用“0”時(shí)，在兩個(gè)“0”代碼之間的邊界有一個(gè)電平跳變，即“00”和“11”交替出現(xiàn)。42、CMI碼，CMI碼是符號(hào)反轉(zhuǎn)碼的簡(jiǎn)稱，也是一種類似于數(shù)字雙相碼的雙極性二級(jí)碼。編碼規(guī)則是：“1”碼由“11”和“00”兩位數(shù)字交替表示；“0”碼由“01”固定表示，其波形圖顯示CMI碼有更多的電平跳變，因此它包含了豐富的時(shí)序信息。因?yàn)?0是一個(gè)禁止的代碼組，所以不會(huì)有超過3個(gè)連續(xù)的代碼，所以這個(gè)規(guī)則可以用于宏錯(cuò)誤檢測(cè)。由于CMI碼易于實(shí)現(xiàn)并具有上述特點(diǎn)，它是CCITT為PCM高階群推薦的接口碼類型，有時(shí)在速度低于8.448兆字節(jié)/秒、43，44兆字節(jié)/秒的光纖傳輸系統(tǒng)中作為線路傳輸碼類型使用。

16、在數(shù)字雙相碼、米勒碼和CMI碼中，每個(gè)原始二進(jìn)制碼都由一組2位二進(jìn)制碼表示，因此這種碼也稱為1B2B碼。NBmB碼是一種新的代碼組，它把原始信息流的N位二進(jìn)制碼作為一個(gè)組，并把它們編織成M位二進(jìn)制碼。由于mn，新的代碼組可能有2m個(gè)組合，因此有更多(2m-2n)個(gè)組合。一些有利的代碼組被選擇作為可用代碼組，而其余的代碼組被禁止以獲得良好的特性。在光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，通常選擇mn 1，包括1B2B碼、2B3B碼、3B4B碼和5B6B碼，其中5B6B碼已投入使用并作為第三組和第四組以上的線路傳輸碼。45，5B6B碼，當(dāng)程控交換系統(tǒng)的數(shù)字中繼線采用光纖傳輸時(shí)，5B6B碼常被選作PCM立方群或高階群的線路傳輸碼型。對(duì)于5B6B代碼，每5位二進(jìn)制信息被編碼成一個(gè)6位代碼。有32種5位代碼組合和64種6位代碼組合。因此，5B6B編碼轉(zhuǎn)換表由包含3 1和3 0的平衡碼和包含4 1和2 0或4 0和