现代通信原理 樊昌信 第5章 数字基带传输系统

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1、第5章数字基带传输系统数字基带信号5.1码型变换5.2数字基带信号传输与码间干扰5.3无码间干扰数字基带传输系统的误码特性5.4眼图5.5时域均衡5.6数字通信系统根据系统信道中的传输信号是带通信号还是低通信号分为数字带通传输系统和数字基带传输系统。5.1数字基带信号在数字基带传输系统中最基本和最常用的是二进制数字基带系统。5.1.1数字基带信号的波形信源输出的二进制符号“1”和“0”采用两种不同的波形表示，接收端通过对两种不同波形的检测可以恢复出信源所发送的二进制信息符号。符号的波形如果是矩形脉冲形式，常用的波形有单极性不归零波形、双极性不归

2、零波形、单极性归零波形、双极性归零波形和差分波形等。1．单极性不归零波形在单极性不归零波形中，符号“1”用持续时间为一个码元宽度的正电平表示，符号“0”用持续时间为一个码元宽度的零电平表示。波形如图5-1所示。图5-1单极性不归零波形2．双极性不归零波形双极性不归零波形中，符号“1通常用持续时间为一个码元宽度的正电平表示，符号“0”通常用持续时间为一个码元宽度的负电平表示。波形如图5-2所示。图5-2双极性不归零波形3．单极性归零波形单极性归零波形，符号“1”用持续时间小于一个码元宽度的正电平表示，符号“0”用持续时间为一个码元宽度的零电平表示

3、。波形如图5-3所示。图5-3单极性归零波形4．双极性归零波形双极性归零波形，符号“1”用持续时间小于一个码元宽度的正电平表示，符号“0”用持续时间小于一个码元宽度Ts的负电平表示。波形如图5-4所示。图5-4双极性归零波形5．差分波形差分波形“1”用相对于前一个符号出现电平跃变来表示，“0”用相对于前一个符号电平不变来表示。双极性的差分波形如图5-5所示。图5-5差分波形5.1.2数字基带信号的模型数字基带信号的模型通常采用随机过程表示。若码元宽度是Ts，则数字基带信号可表示成（5-1）对于二进制数字基带信号，若“1”出现的概率为p，“0”出

4、现的概率为1−p，则第n个符号对应的波形可以表示为（5-2）5.1.3数字基带信号的功率谱密度由数字基带信号的模型可见，数字基带信号通常是一个平稳随机过程。对于平稳随机过程，计算其功率谱密度最好从其时域统计特性入手，研究其相关函数，然后通过对相关函数进行傅里叶变换，得到它的功率谱密度。二进制数字基带信号的功率谱密度。按照式（5-1）和式（5-2）所给出的基带信号模型，若基带信号s(t)的相关函数表示为（5-3）则s(t)的双边功率谱Ps(f)为[1]（5-4）由式（5-4）可以看出，基带信号s(t)的功率谱包含两个部分，第一部分由于有冲激函数δ

5、(f−mfs)，所以为离散谱；第二部分由V1(f)和V2(f)构成，为连续谱。数字基带信号的功率谱密度对于数字基带传输系统的设计具有非常重要的作用，系统可根据功率谱密度中的连续谱确定数字基带信号的带宽。根据离散谱可以确定随机序列是否包含直流成分（m=0）及定时分量（m=±1）。图5-6单极性不归零随机矩形脉冲序列的波形图5-7单极性不归零波形的功率谱密度图5-8单极性半占空归零波形的功率谱密度5.2码型变换为了适应大多数基带信道传输的要求，通常在数字基带系统的发送端对信源输出的原始信号进行码型变换，使变换后的基带信号具有较好的功率谱密度形状，同

6、时满足基带传输系统信息处理与同步的需求。5.2.1线路码的选择原则选择线路码必须考虑以下几个方面。（1）功率谱方面（2）定时方面（3）透明性方面（4）性能监测方面（5）传输的可靠性方面5.2.2常用线路码编码规则是：（1）符号“1”交替地用“+1”和“−1”表示；（2）符号“0”保持不变。例如：AMI码译码把所有的–1都变成+1即可。AMI码的优点为不含直流成分，且零频附近低频分量小，编译码电路简单，便于利用传号极性交替的规律观察误码情况。AMI码虽不含位定时频率分量的离散谱，但经非线性变换后，便可提取位定时信号。AMI码的缺点是当信源输出的符

7、号中出现长串的连“0”时，信号的电平长时间不变，这给定时信号的提取带来不利的影响。2．HDB3码HDB3码是针对AMI码存在的长串连“0”问题，提出的一种改进码。HDB3码的编码规则是：（1）将信源符号先编为AMI码。（2）对编好的AMI码进行连“0”串长度检测，当连“0”串的长度不超过3时，此时的AMI码就是HDB3码。（3）在AMI码中，若出现4个连“0”码，则将“0000”用“000V”来替代，V称为破坏符号，V的极性与前一个非零符号极性相同，且V码自身极性交替。（4）当相邻的两个破坏符号之间存在偶数个非零符号时，将后一个“000V”用“

8、B00V”代替，B和V的极性与前面一个非零符号极性相反。自V码后非零符号极性交替。例如：3．双相码双相码又称曼彻斯特码（1）符号“0”用“01”表示，