1第4章傳輸技術2主要內容

4.1概述

4.2基帶傳輸技術4.3頻帶傳輸技術3目標要求

基本要求掌握基帶數字信號的基本波形；

掌握基帶數字信號的傳輸碼型，熟悉傳輸碼型的基本要求；

掌握基帶數字信號的頻率特性；

熟悉時域均衡器的作用與原理。4目標要求

重點、難點

重點是：基帶數字信號的基本波形掌握；

AMI碼和HDB3碼的編碼規則的理解和掌握；

54.1數字基帶信號一、基帶信號與頻帶信號

1.基帶信號：頻帶分布在低頻段（通常包含直流）且未經調制的信號。

2.基帶傳輸：直接傳輸基帶信號的通信方式。

3.頻帶信號（帶通信號）：經過載波調制后的信號。

4.頻帶傳輸：直接傳輸頻帶信號的通信方式。6基帶傳輸的基本特點數字基帶信號含有大量的低頻分量以及直流分量。基帶傳輸是調制傳輸的基礎。設計傳輸系統時，一個調制傳輸系統往往可以等效成一個基帶傳輸系統來考慮。7數字信息數字序列——數據流{an}碼元：an基本單元每個碼元只能取離散的有限個值

0，1，…M–184.1.1數字基帶信號的碼型設計原則碼型－數字信號的電脈沖結構稱為碼型碼型編碼（碼型變換）－數字信息的電脈沖表示過程稱為碼型編碼或碼型變換碼型譯碼－由碼型還原為數字信息的過程稱為碼型譯碼碼型的選擇：－與傳輸信道相匹配－信號的抗噪聲能力強－便于從信號中提取位定時信息－盡量減少基帶信號頻譜中的高頻分量－編譯碼設備應盡量簡單9

基帶數字信號的波形－單極性波形（NRZ）－雙極性波形－單極性歸零波形（RZ）－雙極性歸零波形－差分波形－多電平波形

直流分量和同步104.1.2二元碼（1）單極性非歸零碼－用高電平和低電平（常為零電平）兩種取值分別表示二進制碼1和0，在整個碼元期間電平保持不變。常記為NRZ。有直流分量，用于終端設備。114.1.2二元碼（2）雙極性非歸零碼－用正電平和負電平分別表示1和0，在整個碼元期間電平保持不變－無直流成分，可以在電纜等無接地的傳輸線上傳輸124.1.2二元碼（3）單極性歸零碼－發送1時，高電平在整個碼元期間（T）只持續一段時間（τ），在碼元的其余時間內則返回零電平，發送0時，用零電平表示。常記為RZ。－τ/T稱為占空比－可以直接提取位定時信號，是其它碼型提取位定時信號時需要采用的一種過渡碼型144.1.2二元碼（4）雙極性歸零碼－用正極性的歸零碼和負極性的歸零碼分別表示1和0－兼有雙極性和歸零的特點，雖然幅度取值存在三種電平，但是它用脈沖的正負極性表示兩種信息，通常仍歸入二元碼功率譜中含有豐富的低頻乃至直流分量，不能適應有交流耦合的傳輸信道當信息中出現長1串或長0串時，會呈現連續的固定電平，無電平躍變，也就沒有定時信息信息1和0分別獨立地對應于某個傳輸電平，相鄰信號之間取值獨立，不具有檢測錯誤的能力16譜零點帶寬174.1.2二元碼（5）差分碼－1和0分別用電平的跳變或不變來表示。－若用電平跳變表示1，則對應傳號差分碼，記為NRZ（M）－若用電平跳變表示0，則對應空號差分碼，記為NRZ（S）－用電平的相對變化來傳輸信息，可以用來解決相移鍵控信號解調時的相位模糊問題－差分碼中電平只具有相對意義，又稱為相對碼194.1.2二元碼（6）數字雙相碼（分相碼，曼徹斯特碼）－用一個周期的方波表示1，用它的反相波表示0，并且都是雙極性非歸零脈沖。－每個碼元間隔的中心都存在電平跳變，有豐富的位定時信息－正負電平各占一半，不存在直流分量－不會出現3個或更多的連碼，可用來宏觀檢錯－上述優點是用頻帶加倍來換取的，適用于數據終端設備在短距離上的傳輸。214.1.2二元碼（7）密勒碼（延遲調制）－1用碼元間隔中心出現躍變表示，即用10或01表示0有兩種情況：單0時，碼元間隔內不出現電平躍變而且在與相鄰碼元的邊界處也無躍變連0時，在兩個0的邊界處出現電平躍變，即00與11交替。－密勒碼中出現的最大寬度為2T，即兩個碼元周期，因此不會出現多于4個連碼的情況，此性質可用于宏觀檢錯。－密勒碼最初用于氣象衛星和磁記錄，現也用于低速基帶數傳機。224.1.2二元碼（8）傳號反轉碼－與數字雙相碼類似，也是一種雙極性二電平非歸零碼常記為CMI碼－1交替地用00和11兩位碼表示，0則固定地用01表示－CMI沒有直流分量，頻繁出現波形跳變，便于恢復定時信號－CMI不會出現3個以上的連碼，可用來作宏觀檢錯－CMI已納入CCITT建議，作為PCM四次群的接口碼型在數字雙相碼、密勒碼和CMI中，原始的二元碼在編碼后都用一組2位的二元碼來表示，因此，這類碼又稱為1B2B碼型。234.1.3三元碼三元碼－用信號幅度的三種取值表示二進制碼－三元碼被廣泛地用作PCM的線路傳輸碼型242023年2月3日254.1.3三元（2）n階高密度雙極性碼－常記作HDBn碼，可看作AMI碼的一種改進型－二進制碼1交替地用＋1和－1的半占空歸零碼表示，連0的數目被限制為小于或等于n。當信息中出現n＋1個連0碼時，就用特定碼組來取代，這種特定的碼組稱為取代節。有兩種取代節：B0…0V和00…0V

－為了在接收端識別出取代節，人為地在取代節中設置“破壞點”，在這些“破壞點”處傳號的極性交替規律受到破壞（V為破壞點）。－兩種取代節的選取原則：使任意兩個相鄰V脈沖間的B脈沖數目為奇數。（可利用此性質作線路差錯的宏觀檢測）－相鄰V脈沖和B脈沖都符合極性交替的規則，因此無直流分量－解決了AMI碼遇連0串不能提取定時信號的問題－應用最廣泛的是HDB3碼，四次群以下的A律PCM終端設備的接口碼型均為HDB3碼n＋1位n＋1位26HDB3碼的特點:特點1由HDB3碼確定的基帶信號無直流分量，且只有很小的低頻分量；

2HDB3中連0串的數目至多為3個，易于提取定時信號。

3編碼規則復雜，但譯碼較簡單。

4利用V脈沖的特點，可作宏觀檢錯。

解碼規則

1從收到的符號序列中找到破壞極性交替的點，可以斷定符號及其前面的3個符號必是連0符號，從而恢復4個連碼；若3連“0”前后非零脈沖同極性，則三個零后面譯為一個零；如+1000+1就應該譯成“10000”，

若2連“0”前后非零脈沖極性相同，則兩零前后都譯為0;如-100-1，就應該譯為“0000”。

2再將所有的-1變換成+1后，就可以得到原消息代碼。

274.1.4多元碼多元碼

——當數字信息具有M種符號時，稱為M元碼。（當M>2時稱為多元碼）

——多元碼中，每個符號可以用來表示一個二進制碼組，因而成倍地提高了頻帶利用率。當M＝2n時，與二元碼傳輸相比，M元碼傳輸時所需要的信道頻帶可降為1/n，即頻帶利用率提高為n倍。

——由于頻帶利用率高，多元碼在頻帶受限的高速數字傳輸系統中得到廣泛應用。28四元碼與二元碼相比29AMI碼－傳號交替反轉碼1.編碼規則：“1”交替變成“＋1”和“－1”，

“0”仍保持為“0”。

例：消息碼：010110001 AMI碼：0+10-1+1000-12.優點：

沒有直流分量、譯碼電路簡單、能發現錯碼3.缺點：

出現長串連“0”時，將使接收端無法取得定時信息。4.又稱：“1B/1T”碼－1位二進制碼變成1位三進制碼。4.1.3三元碼（1）B8ZS

替換規則

8個連0由000VB0VB來代替.V的極性與前導1的極性相同

B8ZS提供了一種8個連0的替代方案。

接收端的確認

例32HDB3碼－3階高密度雙極性碼

在HDB3中，如果出現連續4

個比特0，則根據前導1的極性和前一破壞點V

的極性，用000V

或B00V替換這4個0V

是破壞點；B

是符合極性交替規律的比特，和V配合替換規則:相鄰V碼極性正負交替.如果V碼與前導1的極性相同，則用000V.如果V碼與前導1的極性不同，則用B00V，B的極性與V相同，并且讓后面的非“0”碼元符號從V碼元開始再交替變化。33HDB3替換算法:前一破壞點的極性+-+-前導1的極性+--+HDB3替代碼組-00-+00+000-000+模式B00V000V342.譯碼：發現相連的兩個同符號的“1”時，后面的“1”及其前面的3個符號都譯為“0”。然后，將“+1”和“-1”都譯為“1”，其它為“0”。3.優點：

除了具有AMI碼的優點外，還可以使連“0”碼元串中“0”的數目不多于3個，而且與信源的統計特性無關。

35例：消息碼:100001000011000011AMI碼:-10000+10000-1+10000-1+1HDB3碼:-1000-V+1000+V-1+1–B00-V+1-1

-1000-1+1000+1-1+1-100-1+1-1譯碼：-10000+10000-1+10000+1-1 10000100001100001136CMI碼－傳號反轉碼

1.編碼規則：

消息碼“1”

交替用“11”和“00”表示；消息碼“0”

用“01”表示。消息碼：10110001CMI碼：00011100 01010111tCMI碼：3738特點:不存在直流分量。具有頻繁出現的電平跳變，有利于接收端提取位定時信號。具有內檢錯能力應用:ＣＭＩ碼除了在高次群作為接口碼之外，還被推薦為速率低于8448kbps的光纖數字傳輸中的線路傳輸碼型39裂（雙）相碼－曼徹斯特碼1.編碼規則：消息碼“0”傳輸碼“01”

消息碼“1”

傳輸碼“10”

例：

消息碼：

1

1

0

0101 雙相碼：10

10

01

01

10

01

10

402.譯碼規則：消息碼“0”和“1”交替處有連“0”和連“1”，可以作為碼組的邊界。3.優缺點：只有2電平，可以提供定時信息，無直流分量；但是占用帶寬較寬。42mBnB碼

1.這是一類分組碼，它把消息碼流的m位二進制碼元編為一組，并變換成為n位二進制的碼組，其中n>m。后者有2n種不同組合。由于n>m，所以后者多出(2n–2m)種組合。在2n種組合中，可以選擇特定部分為可用碼組，其余部分為禁用碼組，以獲得好的編碼特性。2.雙相碼和CMI碼等可以看作是1B2B碼。在光纖通信系統中，常選用n=m+1，例如5B6B碼等。3.除了mBnB碼外，還可以有mBnT碼等等。mBnT碼表示將m個二進制碼元變成n個三進制碼元。43◆編碼原則

碼的數字和盡可能小

碼的運行數字和盡可能小◆3B/4B為例“1”---+1,“0”----1data0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111DS-4-2-20-200+2-200+20+2+2+4△△△△○○44◆3B/4B碼3B(input)0111100100011010010010114B(output)01101000010111101010000111100110group--++--+-DS0-20+20-2+203B(input)4B(output)“+”groupNextgroup“-”groupNextgroup0001011--0100-+0011110--0001-+0100101++0101--0110110++0110--1001001++1001--1011010++1010--1100111--1000-+1111101--0010-+5.3基帶傳輸系統5.3.1基帶傳輸系統的組成5.3.2帶限傳輸系統對信號波形的影響帶限傳輸系統對脈沖信號波形的影響帶限傳輸系統對脈沖信號波形的影響是容易導致碼間串擾理想傳輸特性的問題不能物理實現波形的“尾巴”振蕩大，時間長，要求抽樣時間準確。

實用無碼間串擾傳輸特性：

奈奎斯特1928年給出了一條解決途徑，他證明了為得到無碼間串擾的傳輸特性，系統傳輸函數不必為矩形，而容許是具有緩慢下降邊沿的任何形狀。

要求：

傳輸函數是實函數，且在f=w處奇對稱， －－稱為奈奎斯特準則。碼間串擾的數學分析數字基帶信號的傳輸模型如圖所示。圖5-11消除碼間串擾的原理

圖5-12Heq(ω)的物理含義

5.3.3均衡原理一、概述

1、均衡器的用途－減小碼間串擾

2、均衡器的種類：頻域均衡器：從濾波器的頻率特性考慮