1、通信技術(shù)基礎(chǔ)，主編：吳寶明王俊明，周深：好奇門(mén)，新世紀(jì)高職專(zhuān)業(yè)通信類(lèi)課程規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)精品教材，大連市理工大學(xué)出版社，5數(shù)字基帶信號(hào)傳輸，基本要求：了解數(shù)字基帶信號(hào)的商用波形和各自的特點(diǎn)；了解數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜允許對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行AMI、HDB3編碼。5.1數(shù)字基帶信號(hào)，數(shù)字信息可以用稱(chēng)為代碼的數(shù)字代碼表示。ASCII代碼等。在發(fā)送數(shù)字信息時(shí)，該信號(hào)必須作為信息的載體。最常見(jiàn)的例子是在一段時(shí)間內(nèi)用高平表示代碼0(或1)，用相等時(shí)間長(zhǎng)度的高平表示代碼1(或0)。用于表示每個(gè)代碼的數(shù)字信號(hào)單元格稱(chēng)為代碼圓(Symbol)。代碼元持續(xù)的時(shí)間稱(chēng)為代碼元長(zhǎng)度。未調(diào)制的數(shù)字信號(hào)稱(chēng)為數(shù)字基帶信號(hào)。數(shù)字基帶

2、信號(hào)是數(shù)字消息序列的傳記信號(hào)表示，主要特征是用不同的前衛(wèi)或脈沖表示相應(yīng)的數(shù)字消息，并且功率譜集中在0頻率附近。其來(lái)源主要是電腦數(shù)據(jù)，來(lái)自各種數(shù)字設(shè)備的信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)的信號(hào)。、101100010、t、t、牙齒信號(hào)在一碼時(shí)間內(nèi)以電壓(電流)或無(wú)電壓(電流)顯示，傳記脈沖之間沒(méi)有間隙，極性單一。雙極非零波形，二進(jìn)制代碼源1，0牙齒分別表示正、負(fù)水平對(duì)應(yīng)的波形。單極零(RZ)波形，單極零波形也稱(chēng)為空碼，傳記脈沖的寬度小于碼元長(zhǎng)度，每個(gè)傳記脈沖在一個(gè)碼元內(nèi)總是必須返回0級(jí)。一碼內(nèi)高平寬與零平寬的比率稱(chēng)為占空比。雙極零波形，雙極波形零形式。如圖所示，在牙齒點(diǎn)，每個(gè)碼圓都有0級(jí)間距。即使是連續(xù)

3、的1或0，也可以很容易地區(qū)分每個(gè)代碼元素的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，因此，接收器在接收這些波形的信號(hào)時(shí)，可以很容易地獲取代碼元素同步信息。差分波形、差分波形是反映相鄰信號(hào)編號(hào)元素相對(duì)極性變化中代碼0和1的波形。例如，相鄰代碼元素的極性變化表示代碼1，極性不變，表示代碼0。這種波形在形式上與單極或雙極波形相同，但它表示的代碼與代碼源本身的極性無(wú)關(guān)，只與相鄰代碼源的極性變化有關(guān)。差分波形也稱(chēng)為相對(duì)代碼波形，相應(yīng)地，前面的波形稱(chēng)為絕對(duì)代碼波形。曼徹斯特波形，每個(gè)碼元分為高平和低平兩部分，前半部分表示碼元的值，后半部分是前半部分的碼。例如，畫(huà)的一碼，前半部是高平，后半部是低平，0碼相反。從牙齒波形可以看出，無(wú)論

4、信號(hào)是如何分布的，高低級(jí)別的持續(xù)時(shí)間都不會(huì)超過(guò)最大1碼的長(zhǎng)度，因此適合從牙齒信號(hào)中提取代碼元素同步信號(hào)。牙齒代碼經(jīng)常被用作數(shù)字信令代碼。數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜，在實(shí)際通信中發(fā)送的信息，因?yàn)榻邮照呤孪炔恢?，所以?shù)字基帶信號(hào)是隨機(jī)脈沖序列。隨機(jī)信號(hào)不能在沒(méi)有確定的時(shí)間函數(shù)(即確定的頻譜函數(shù))的情況下表達(dá)，因此可以從統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)角度用功率譜描述頻域特性。二元隨機(jī)脈沖序列的功率譜一般由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)頻譜總是存在的，通過(guò)頻譜上連續(xù)頻譜的分布可以看到信號(hào)功率在頻率上分布，從而確定傳輸數(shù)字信號(hào)帶寬。離散譜不一定存在，它與脈沖波形及發(fā)生概率有關(guān)。離散譜的存在與能否直接從脈沖序列中提取位定時(shí)信號(hào)有關(guān)，

5、因此離散譜的存在具有重要意義。如果二進(jìn)制隨機(jī)脈沖序列的功率譜沒(méi)有離散譜，為了便于提取位定時(shí)信號(hào)，必須轉(zhuǎn)換基帶信號(hào)的波形(碼型)，以便在功率譜上出現(xiàn)離散部分。5.2數(shù)字基帶信號(hào)的線(xiàn)路碼型，代碼型：數(shù)字基帶信號(hào)可以以各種形式的傳記脈沖出現(xiàn)，傳記脈沖的存在形式稱(chēng)為代碼型。代碼型編碼：通常將數(shù)字信號(hào)傳記脈沖表示過(guò)程稱(chēng)為代碼型編碼或代碼型轉(zhuǎn)換，將代碼型返回到原始數(shù)字信號(hào)模式的過(guò)程稱(chēng)為代碼型轉(zhuǎn)換。線(xiàn)路傳輸代碼型：在有線(xiàn)信道上傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號(hào)也稱(chēng)為線(xiàn)路傳輸代碼型，通常以源編碼輸出的數(shù)字信號(hào)大部分是自然編碼傳記脈沖序列(高電平是1，低電平是0，或者相反)，牙齒信號(hào)不適合在信道上直接傳輸。因?yàn)椋?1)牙齒數(shù)字

6、基帶信號(hào)包含直流分量或低頻分量。然后，對(duì)于某些具有電容耦合電路或傳輸帶低端限制信道(廣義信道)牙齒的設(shè)備，信號(hào)可能無(wú)法傳送。(2)自然編碼后，可以連接“0”或“1”數(shù)據(jù)。此時(shí)，數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生了長(zhǎng)時(shí)間不變的低電平或高電平，在確定接收方牙齒各碼的位置(計(jì)時(shí)信息)方面存在困難。也就是說(shuō)，接收方無(wú)法從接收的數(shù)字信號(hào)中獲取定時(shí)(位置)信息。(3)對(duì)于接收方，不能從接收到的這種基帶信號(hào)判斷是否包含錯(cuò)誤的代碼。在設(shè)計(jì)或選擇適合指定信道傳輸特性的代碼類(lèi)型時(shí)，應(yīng)遵循使接收系統(tǒng)獲得位同步信息的原則。相應(yīng)的基帶信號(hào)沒(méi)有直流成分和極小的低頻成分。源代碼的統(tǒng)計(jì)屬性更改不會(huì)影響系統(tǒng)傳輸。編碼將渡邊杏降低系統(tǒng)的信息傳輸速度。

7、AMI代碼、路徑替換反轉(zhuǎn)代碼經(jīng)常被記錄為AMI代碼。在AMI代碼中，二進(jìn)制代碼0以0級(jí)別表示，二進(jìn)制代碼1交替使用1和-1。AMI代碼中的正負(fù)級(jí)別脈沖數(shù)大致相同，因此沒(méi)有直流分量，低頻分量很小。通過(guò)電波整流將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極零，可以提取位定時(shí)信號(hào)。通過(guò)交替反轉(zhuǎn)規(guī)則，接收端可以檢測(cè)到錯(cuò)誤更正。例如，發(fā)現(xiàn)時(shí)，如果存在不符合牙齒規(guī)則的脈沖，則表示傳輸過(guò)程中發(fā)生了錯(cuò)誤。AMI代碼是當(dāng)前最常用的傳輸代碼類(lèi)型之一。缺點(diǎn)：如果有多個(gè)0牙齒，提取定時(shí)信號(hào)會(huì)有困難。性能與源統(tǒng)計(jì)特性相關(guān)。也就是說(shuō)，電力頻譜的外觀取決于信息的“1”發(fā)生概率。HDB3碼，HDB3代碼的全稱(chēng)是第三級(jí)高密度雙極代碼。編碼原則：如果代碼

8、不包含4個(gè)以上的0牙齒，則根據(jù)AMI代碼的編碼規(guī)則對(duì)代碼進(jìn)行編碼。如果信中出現(xiàn)4個(gè)以上的聯(lián)英0牙齒，則認(rèn)為4個(gè)牙齒聯(lián)英0是一個(gè)聯(lián)英0，第4個(gè)0變成非0牙齒符號(hào)(相當(dāng)于1碼)，稱(chēng)為V碼。如果在V代碼之后出現(xiàn)4個(gè)或更多的軟零牙齒，則更改為第4個(gè)0度V代碼。所有V代碼的極性必須與以前非零牙齒符號(hào)的極性相同。如果在編碼過(guò)程中兩個(gè)相鄰V代碼的極性可以相同，則在具有第二個(gè)V代碼的連接0段中，將第一個(gè)0代碼更改為非0牙齒符號(hào)。極性與先前非0牙齒符號(hào)的極性相反。編碼示例：HDB3代碼的編碼規(guī)則很復(fù)雜，但解碼非常簡(jiǎn)單。如果兩個(gè)相鄰的非零牙齒符號(hào)具有相同的極性，則以下代碼必須是V代碼，可以翻譯為0。v代碼前面必須

9、有三個(gè)0代碼，其中可能存在的B代碼可以轉(zhuǎn)換為0。剩下的非零牙齒符號(hào)只要正負(fù)平面都翻譯成1碼，就能完成HDB3碼的解碼。HDB3代碼的特征很明顯。除了保持AMI代碼的優(yōu)點(diǎn)外，它的優(yōu)點(diǎn)是，無(wú)論信息源的統(tǒng)計(jì)特征如何，最多可以減少3碼。這對(duì)提取動(dòng)機(jī)信號(hào)很有利。，mBnB代碼、HDB3代碼雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上是三電平代碼，對(duì)信號(hào)接收有很大的不便，但是在光通信中，由于光只適合表示兩種茄子狀態(tài)，因此有時(shí)可以使用mBnB代碼。MBnB代碼也稱(chēng)為組碼。它是將輸入代碼流中的每個(gè)M位代碼分成一組，然后轉(zhuǎn)換為N位和nm。(阿爾伯特愛(ài)因斯坦，美國(guó)電視電視劇，輸入代碼流)這樣轉(zhuǎn)換的代碼流是重復(fù)的。除了傳遞原始信息外，

10、還可以傳輸與錯(cuò)誤監(jiān)控等相關(guān)的信息，并改善定時(shí)信號(hào)提取和直流分量波動(dòng)問(wèn)題。m，n牙齒越大，編解碼器和解碼器也越復(fù)雜。在光纖通信中，5B6B碼被認(rèn)為是編碼復(fù)雜性和位冗余之間最合理的折衷，常用于國(guó)內(nèi)外的三、四次光通信系統(tǒng)。編碼時(shí)，6B行代碼組中的20個(gè)相同代碼組與20個(gè)5B輸入代碼組一一對(duì)應(yīng)。15個(gè)正不等碼組和15個(gè)負(fù)不等碼組分別刪除15對(duì)代碼組(稱(chēng)為正模式和負(fù)模式)，其中3對(duì)代碼組(00011和111100、110000和00111、000111、111000)，刪除其馀12對(duì)和5B輸入代碼組中的12個(gè)牙齒12對(duì)代碼組交替使用正模式和負(fù)模式交替使用，線(xiàn)路代碼中0和1的數(shù)量相同，沒(méi)有直流起伏，可以減

11、少判決中的漂移數(shù)量。(David assell，Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)，Northern Exposure這樣做，將顯示32個(gè)5B信號(hào)號(hào)碼組，作為32個(gè)(對(duì))6B線(xiàn)路代碼組。5.3數(shù)字信號(hào)基帶傳輸、串行傳輸和并行傳輸、并行傳輸速度快，適合近距離傳輸。串行傳輸是遠(yuǎn)距離通信的唯一選項(xiàng)，可以有效地節(jié)省通道。數(shù)字基帶(串行)傳輸系統(tǒng)、基帶信號(hào)傳輸原理、代碼間串?dāng)_和眼狀、窄脈沖信號(hào)通過(guò)窄波段傳輸系統(tǒng)(或電路)時(shí)信號(hào)波形會(huì)展寬度大，對(duì)相鄰波形造成干擾。在數(shù)字通信中，這種干擾稱(chēng)為代碼間串?dāng)_。與碼間串?dāng)_的大小和脈沖形狀以及傳輸系統(tǒng)的傳輸特性有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，脈沖越小，碼間串?dāng)_越大。

12、傳輸帶寬越大，代碼之間的串?dāng)_就越小。理論上，在滿(mǎn)足一定條件時(shí)，可以消除代碼間的串?dāng)_。，脈沖擴(kuò)展，牙齒傳輸速率通常為3360尼奎斯特速度根據(jù)牙齒條件，帶寬為3kHz的傳輸系統(tǒng)的最大代碼元速率為600kBaud。在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中，每個(gè)通道的帶寬為25kHz，信號(hào)的波特率(二進(jìn)制波特率)將要測(cè)試的基帶信號(hào)添加到示波器輸入，并將位定時(shí)信號(hào)用作掃描同步信號(hào)。這樣，示波器到基帶信號(hào)的掃描周期與碼元周期嚴(yán)格同步，每個(gè)碼元的波形重疊。在二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的情況下，牙齒圖形與人眼相似，因此被稱(chēng)為“”。，IMAP模型，判定均衡：圖形的水平中心線(xiàn)是信號(hào)的均線(xiàn)。大部分情況下，牙齒平準(zhǔn)為平準(zhǔn)，高于中央線(xiàn)為高平，低于中

13、央線(xiàn)為低平的最佳判決。圖形的垂直中心線(xiàn)是最好的判決時(shí)刻。因?yàn)榇藭r(shí)信號(hào)高平最高，低平最低，其他時(shí)間高平接近。噪音容差：這意味著除非噪音寬度超過(guò)牙齒高度，否則在判決時(shí)不會(huì)將高平判斷為低平，也不會(huì)將低平判斷為高平。(威廉莎士比亞，Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)，噪音敏感度：眼睛的傾斜，接收信號(hào)時(shí)的時(shí)鐘誤差會(huì)使實(shí)際判決時(shí)間偏離最佳判決點(diǎn)；傾斜越大，對(duì)時(shí)間的誤差就越敏感。換句話(huà)說(shuō)，對(duì)時(shí)鐘精度的要求很高。零點(diǎn)畸變：在代碼之間沒(méi)有串線(xiàn)的情況下，信號(hào)超過(guò)0的時(shí)間(與判決判決相交的點(diǎn))和最佳判決點(diǎn)有固定的時(shí)差，如果代碼之間有串線(xiàn)，牙齒時(shí)間前后變化。(David aser，Northern

14、Exposure(美國(guó)電視電視劇)，Northern Exposure同時(shí)接收時(shí)，從接收器中提取的時(shí)鐘拓?fù)渫c零交叉時(shí)間有關(guān)，因此，牙齒時(shí)間前后變化時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)中的相位抖動(dòng)發(fā)生了判決脈沖的前后抖動(dòng)，錯(cuò)誤代碼增加。)。采樣信號(hào)畸變：在判決中反映信號(hào)的一個(gè)級(jí)別(高或低)的大小更改范圍。代碼檢測(cè)，系統(tǒng)測(cè)試測(cè)試代碼通常為醫(yī)生噪聲代碼(相似代碼PN)，5 .4使用同步技術(shù)。如上所述，數(shù)據(jù)發(fā)送到接收點(diǎn)后波形發(fā)生了變化。接收端必須對(duì)接收定時(shí)脈沖的每個(gè)代碼元素進(jìn)行采樣決定。顯然，接收方的采樣脈沖頻率必須與發(fā)送方的時(shí)鐘頻率、代碼元素速度相同，相位必須適當(dāng)，以便在最佳判決時(shí)刻做出判決。(David aser，N

15、orthern Exposure(美國(guó)電視電視劇，女性)接收端通?？梢酝ㄟ^(guò)三種茄子方法獲得碼源計(jì)時(shí)脈沖。一名主時(shí)鐘為收發(fā)雙方提供碼元定時(shí)脈沖。這稱(chēng)為主時(shí)鐘方法，如圖2-23所示。接收方從發(fā)送方獲取代碼元定時(shí)脈沖，如圖2-24所示。接收端自行生成代碼元素定時(shí)脈沖。前兩種茄子方法接收器與發(fā)送者的代碼元定時(shí)脈沖同步，其數(shù)據(jù)傳輸稱(chēng)為同步傳輸。后一種方法是接收方和發(fā)送方?jīng)]有徐璐相關(guān)的兩個(gè)時(shí)鐘電路，即無(wú)法同步，因此相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸稱(chēng)為異步傳輸(Asynchronous Transmission)。在同步傳輸同步傳輸模式下，通信雙方需要公共時(shí)鐘。在主時(shí)鐘方法中，接收方從單獨(dú)的時(shí)鐘信道中獲取代碼元定時(shí)脈沖。在引

16、導(dǎo)時(shí)鐘方法中，可以在接收端和發(fā)送端之間將代碼元定時(shí)脈沖傳輸?shù)綄?zhuān)用信道，或從接收端直接接收的信號(hào)中提取代碼元定時(shí)脈沖。這稱(chēng)為自我同步。自同步方法要求發(fā)送方數(shù)據(jù)流中存在同步信息，并允許接收方的同步系統(tǒng)(通常為PLL)接收和提取，以便接收方生成與發(fā)送方相同的時(shí)鐘信號(hào)。對(duì)于自我同步，數(shù)據(jù)流中必須攜帶同步信息。特別要注意當(dāng)信號(hào)連續(xù)發(fā)生“1”或“0”牙齒時(shí)，同步信息丟失的問(wèn)題。雙極RZ波形、曼徹斯特波形和HDB3代碼是適合自同步的波形或代碼類(lèi)型。動(dòng)機(jī)傳輸模式由于傳輸效率高，可靠性好，廣泛應(yīng)用于業(yè)務(wù)量大的通信系統(tǒng)。異步發(fā)送，異步傳輸模式下，接收方不需要從接收的數(shù)據(jù)中提取代碼元同步信息，但需要知道組碼的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。異步傳輸不需要同步檢測(cè)接收端接收到的代碼元素，但必須與發(fā)送端同步代碼組。典型的代碼組同步方法是開(kāi)始和結(jié)束(同步)方法，將數(shù)據(jù)流分組為5或8碼，在每個(gè)組之前添加開(kāi)始代碼，在行級(jí)別鎖定，在每個(gè)組之后添加2位結(jié)束代碼，在高級(jí)別鎖定，所有空閑時(shí)間也在高級(jí)別鎖定。當(dāng)發(fā)送者不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，接收者繼續(xù)接收高電平，接收者以高速度對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行采樣。一般采樣率是波特率的16倍。也就是說(shuō)，在一碼長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，接收器必須檢測(cè)信號(hào)16次。如果檢測(cè)到低電平，則認(rèn)為發(fā)射器可以開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)集，并從牙齒時(shí)間開(kāi)始計(jì)算。連續(xù)16次檢測(cè)(相當(dāng)于1碼長(zhǎng)度)均以低電平確定開(kāi)始位，然后從第8個(gè)采樣點(diǎn)(類(lèi)似于