基带数字信号的表示和传输

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1、第6章数字基带传输系统1主要内容：概述数字基带信号及其频谱特性基带传输的常用码型数字基带信号传输与码间干扰无码间干扰的基带传输特性基带传输系统的抗噪声性能眼图部分响应系统均衡2目标要求基本要求掌握基带数字信号的基本波形；掌握基带数字信号的传输码型，熟悉传输码型的基本要求；掌握基带数字信号的频率特性；掌握基带数字信号传输系统模型、码间串扰、奈氏准则、部分响应系统；掌握眼图模型，及信号波形和眼图的对应关系；熟悉时域均衡器的作用与原理。3目标要求重点、难点重点是：基带数字信号的基本波形掌握；AMI码和HDB3码的编码

2、规则的理解和掌握；无码间串扰应具有的传输特性的分析和掌握。难点是：基带数字信号的功率谱密度分析及其作用的理解；部分响应系统的原理、分析和作用的理解。4数字基带信号－未经调制的数字信号，信号含丰富的低频分量，甚至直流分量；它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。数字基带传输系统不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。数字调制（带通）传输系统包括调制和解调过程的传输系统。5为什么要研究数字基带传输系统？1、在利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方式；2、数字基带传输中

3、包含频带传输的许多基本问题，也就是说，基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题；3、任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究；66.1基带数字信号及其频谱特性6.1.1数字基带信号7(1)单极性波形特点：电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、CMOS电路产生；缺点：有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输。8(2)双极性波形二进制符号0，1分别与正、负电平相对应，当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利

4、于在信道中传输，并且在接收端恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。9(3)单极性非归零码（NRZ）单极性：1---高电平；0---0电平，码元持续期间电平不变非归零：NRZ(nor-returntozero)有直流且有固定0电平，多用于终端设备或近距离传输（线路板内或线路板间）；10(4)单极性归零码（RZ）归零：RZ(returntozero)发送“1”码时高电平在码元期间内只持续一段时间，多用于近距离波形变换；有直流；可直接提取位定时；11(5)双极性非归零码（NRZ）不能

5、直接提取同步信号；1、0符号等概出现时无直流分量，抗干扰能力较强；1、0符号不等概出现时，仍有直流成份。12(6)双极性归零码（RZ）每一脉冲都归零，它用正负脉冲表示1和013(7)差分码不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码；传号差分码（电平跳变表示1）：NRZ（M）空号差分码（电平跳变表示0）：NRZ（S）属于相对码，多用于相位调制系统的码变换器中，可以克服相位模糊。14(8)多元码数字信息由码元(符号)组成码元形式：二元码和多元码多元码的一个码元表示一个n位二进制

6、码组M=2n四元码的波形(M=4,n=2)线路码型为四元码2B1Q在2B1Q中，2个二进制码元用1个四元码表示156.1.2基带数字信号的频谱特性假设随机信号序列是一个平稳随机过程，其中“0”和“1”的出现概率分别为P和(1P)，而且它们的出现是统计独立的则有：式中，16另一个角度：任意随机信号的分解随机脉冲序列的组成分为两部分稳态分量a(t)交变分量u(t)先求出这两个分量的功率谱，再求出g(t)的功率谱。17二进制随机脉冲序列的波形图18计算结果：双边功率谱密度表示式：单边功率谱密度表示式：基带数字信号的

7、频谱特性19对公式意义的分析二进制随机脉冲序列的功率谱可能包含连续谱和离散谱两部分；连续谱总是存在的；离散谱却不一定存在；离散谱是否存在是至关重要的，关系着能否从脉冲序列中直接提取位定时信号。20（d）对简单二元码功率谱的总结几点重要结论：功率谱的形状取决于单个波形的频谱函数；时域波形的宽度愈窄，频带愈宽；凡是0，1等概的双极性码均无离散谱；单极性归零码的离散谱中有位定时分量，因此可直接提取位定时分量。21基带数字信号的频谱特性功率谱密度计算举例单极性二进制信号(NRZ)设信号g1(t)=0,g2(t)=g(t

8、)，则由其构成的随机序列的双边功率谱密度为：式中，G(f)是g(t)的频谱函数。当P=1/2，且g(t)为矩形脉冲时，即当时，g(t)的频谱函数为22故有式中，功率谱的第一个过零点在处，因此，单极性不归零码的谱零点带宽为：23单极性信号的功率谱密度分别如下图中的实线和虚线所示：NRZ-实线RZ-虚线24基带数字信号的频谱特性双极性二进制信号(NRZ)设信号g1(t)=-g2(t)=g(