第三章數字信號的基帶傳輸學習目標基帶傳輸系統組成及各部分功能基帶信號的波形、碼型（時域）和頻譜特征數字基帶傳輸系統的基本模型碼間干擾噪聲信道信號形成器接收濾波器信道噪聲調制解調信道基帶脈沖輸入抽樣判決器基帶脈沖輸出基帶脈沖輸入基帶脈沖輸出3.1數字基帶系統的組成信源編碼器信道信號形成器信道檢測器噪聲解碼器同步器信宿均衡器過濾器接收濾波器再生判決位同步幀同步信號形成器——對基帶信號進行必要的處理，使其與信道特性相適應均衡器——對輸入信號作某些處理，以消除或減弱信道所引入的畸變。過濾器——濾除加性干擾檢測器——對多畸變的信號進行觀察，并根據事先確定的規律進行判決，變換成規則信號同步器——同步換取裝置，向檢測器提供位同步脈沖，向解碼器提供幀同步信號。3.2數字基帶信號及頻譜特性數字基帶信號單極性波形雙極性波形單極性歸零波形雙極性歸零波形差分波形多值波形（多電平波形）基帶信號的頻譜特性隨機序列的譜分析問題3.2.1數字基帶信號數字基帶信號是數字信息序列的一種由信號表示的形式，它是用不同的電平或脈沖來表示相應的數字消息的特點：功率譜集中在零點頻率附近3.2.2基帶傳輸的常用碼型復習幾個概念信息量信息速率、比特率、數據率碼元、碼元寬度碼元速率調制速率3.2.2基帶傳輸的常用碼型在實際的基帶傳輸系統中，并不是所有代碼的電波形都能在信道中傳輸。例如：含有直流分量和較豐富低頻分量的單極性基帶波形就不適宜在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因為它有可能造成信號嚴重畸變。又如，當消息代碼中包含長串的連續1或0時，非歸零波形呈現出連續的固定電平，因而無法獲取定時信息。3.2.2基帶傳輸的常用碼型傳輸用的基帶信號的主要要求對各種代碼的要求，期望將原始信息符號編制成適合于傳輸用的碼型——稱為傳輸碼型的選擇對所選碼型的電波形要求，期望電波形適宜于在信道中傳輸——稱為基帶脈沖的選擇傳輸碼的結構應考慮主要特性信號頻譜：相應的基帶信號無直流成分和只有很小的低頻成分時鐘同步;能從其相應的基帶信號中獲取定時信息不受信息源統計特性的影響，即能適應于信息源的變化盡可能地提高傳輸碼型的傳輸效率差錯檢測：具有內在的檢錯能力能信號干擾和抗噪聲度費用和復雜性雙相位曼徹斯特碼0=在間隔的中間位置從高向低跳變1=在間隔的中間位置從低向高跳變差分曼徹斯特碼在間隔的中間位置總是有一個跳變0=在間隔的起始位置跳變1=在間隔的起始位置沒有跳變曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼同步時鐘1011010010-110-1特點不歸零碼與歸零碼前者的脈沖寬度大，信號的能量大，可提高信噪比，但不含時鐘信息；后者包含時鐘信息，但脈沖寬度窄，占用較寬的頻帶，信道利用率低。雙極性碼與單極性碼前者直流輸出很少，有利于傳輸，而后者含直流分量，不宜在線路上傳輸，通常用于設備內部傳輸曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特碼自含時鐘，能進行差錯檢測，且沒有直流輸出，便于傳輸。但是，他要求比數據率更高的信號傳輸速率，和NRZ相比，需要更大的帶寬。不適合遠距離傳輸。擾碼技術替換可能導致線路上產生恒定電平的比特序列，填入足夠多的跳變，以滿足接受器時鐘保持同步的需要。接收器必須能識別。優點：沒有直流成分沒有較長的零電平線路信號序列提供定時同步不會增加數據率可提供差錯檢測能力8零替換碼（B8ZS）雙極性3零碼（HDB3）HDB3和AMI碼的功率譜密度提供一定程度的定時同步能力

優點三元碼及多元碼與二元碼性能比較不存在靜直流成分，信號帶寬較窄一個信號元素只代表一個比特——三進制log23=1.58bits接收器必須區分三個電平（+1，-1，0），在信噪比一定的情況下，差錯率要高得多

沒有二元碼效率高差分編碼概念差分編碼中，被傳輸的信息是由兩個連續信號之間是否發生變化而不是信號元素本身的大小決定的優點在有噪聲的情況下，比起將信號值與門限值直接比較，檢測信號的跳變更為可靠在復雜的傳輸結構中，信號的正負極很容易變得不具有任何意義3.2.3數字基帶信號的頻譜特性研究基帶信號的頻譜結構是十分必要的，通過譜分析，我們可以了解信號需要占據的頻帶寬度，所包含的頻譜分量，有無直流分量，有無定時分量等。這樣才能針對信號譜的特點來選擇相匹配的信道，并確定是否能從信號中提取定時信號。頻譜分析方法：傅里葉變換？隨機信號的分析理論1、基帶信號的時域表達方式一般令代表二進制數據符號0，代表1，碼元的時間間隔為T。假設數據序列出現0、1的概率分別為P和1-P，且認為他們的出現彼此統計獨立，則基帶數據信號可表示為：2、基帶信號的功率譜密度利用隨機信號的分析方法可得信號序列的功率譜密度表達式為：其中是符號速率，連續譜：始終存在離散譜：與1、0出現的概率和信號脈沖的寬度有關，在某些情況下可能沒有離散譜分量。3、幾種基帶數字序列的功率譜密度雙極性歸零序列設1、0出現的概率各為1/2，脈沖寬度為幅度為A，則，矩形脈沖其功率譜密度為雙極性不歸零序列設1、0出現的概率各為1/2，矩形脈沖脈沖寬度為幅度為A，單極性歸零序列設1、0出現的概率各為1/2，0碼發1碼發0，矩形脈沖為其功率譜密度為單極性不歸零序列離散譜：提供定時信息連續譜：有效帶寬連續譜的第一個過零點脈沖寬度的倒數4、功率譜特點（1）單極性碼——既有連續譜，又有離散譜，但單極性不歸零碼，雖有離散譜，但無f=fs的譜線，無法提取定時信息雙極性碼——只有連續譜，沒有離散譜（2）不歸零碼——連續譜第一個零點為歸零碼——連續譜第一個零點為5、了解基帶信號的功率譜密度的意義根據功率譜，可知道信號的功率主要集中在哪個頻率范圍內，這樣就可以考慮系統應有過的傳輸帶寬。可以了解如何從接收數據信號序列中提取接收端需要的碼元定時信息3.3碼間干擾基帶通信系統的一般模型再生判決器對該信號進行抽樣判決，以確定所傳送的數字消息序列an。為判定的ai值，應在t=iTS+td第一