17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉15.1引言5.2數字基帶信號及其頻譜特性5.3基帶傳輸常用的碼型5.4基帶脈沖傳輸與碼間干擾5.5無碼間干擾的基帶傳輸特性5.6部分系統響應5.7基帶傳輸系統的抗噪聲性能5.8眼圖■5.9時域均衡笫5章笫5章

數字基帶傳輸系統17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉2第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)5.1引言■數字通信系統包括了兩個重要的變換：1.消息與數字基帶信號之間的變換。 (由發收終端設備完成)2.數字基帶信號與信道信號之間的變換。(由調制和解調完成）■有些場合可以不經過調制和解調過程而讓基帶信號直接進行傳輸。這種不使用載波調制解調裝置而直接傳送基帶信號的系統，稱為基帶傳輸系統。17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉3信道信號形成器：用來產生適合于信道傳輸的基帶信號。信道：允許基帶信號通過的媒質（例如：能夠通過從直流到高頻的有線線路等）圖5-1基帶傳輸系統基帶脈沖輸入信道信號形成器信道干擾接收濾波器抽樣判決器基帶脈沖輸出第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)■基帶傳輸系統的基本結構17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉4接收濾波器：用來接收信號，排除信道噪聲和其他干擾。抽樣判決器：在噪聲背景下用來判定與再生基帶信號。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)圖5-1基帶傳輸系統基帶脈沖輸入信道信號形成器信道干擾接收濾波器抽樣判決器基帶脈沖輸出17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉5■實際使用的數字通信系統：

頻帶系統比基帶系統更廣泛。干擾基帶脈沖輸入調制器信道解調器基帶脈沖輸出圖5-2頻帶傳輸系統第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)■頻帶傳輸系統：包括了載波調制和解調過程的傳輸系統。17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉61.在頻帶傳輸系統中，同樣存在基帶傳輸的問題。2.基帶傳輸這種方式有迅速發展的趨勢；不僅用于低速數據傳輸，而且用于高速數據的傳輸。3.理論上可以證明：一個線性調制的頻帶傳輸系統，總是可以由一個等效的基帶傳輸系統所替代。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)■研究基帶傳輸系統的意義：17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉75.2數字基帶信號及基頻譜特性5.2.1數字基帶信號■為了分析消息在數字基帶傳輸系統的傳輸過程，必須要掌握基帶信號類型及其頻譜特性。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)■數字基帶信號簡稱“基帶信號”。其類型眾多。幾種最基本的基帶信號碼波形1.單極性碼波形：設消息代碼由0，1組成17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉82.雙極性碼波形+E0V

10100110第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉9使用或的V系列接口標準使用。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)+E-E0

101001103.單極性歸零碼波形它的有電脈沖寬度比碼元寬度窄，每個脈沖都回到零電位。

1010011碼元碼元17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉104.雙極性歸零碼波形

10100110碼元碼元…….第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉115.差分碼波形信息符號0和1反映在相鄰碼元的相對變化上的波形。例：相鄰碼元的電位改變表示符號1；相鄰碼元的電位不變表示符號0；第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)

101001117八月2024《通信原理》--信息學院王學偉12電位或極性無關，而僅與相鄰碼元的電位變化有關。＊差分碼波形也稱相對碼波形前邊的單極性或雙極性波形為絕對碼波形。差分碼波形常在相位調制系統的碼變換器中使用。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)＊這種碼波形在形式上與單極性碼或雙極性碼波形相同，但代表的信息符號與碼本身17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉136.多元碼波形（多電平碼波形）前邊的信號都是一個二進制符號對應一個脈沖碼元。＊多碼元波形是多個二進制符號對應一個第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)脈沖碼元的情況，也稱為多電平碼波形。17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉14例：令兩個二進制符號00對應+3E兩個二進制符號01對應+E兩個二進制符號10對應-E兩個二進制符號11對應-3E則得到的波形為4元碼波形或4電平碼波形第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉15特點：一個脈沖可以代表多個二進制符

號，在高速傳輸系統中，采用這種信號形式適宜。0100111001110001+3E+E-E-3E第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉16■注意：組成基帶信號的單個碼元波形

并非一定是矩形的。還可以使用多種波形形式：

升余弦脈沖；

高斯型脈沖；

半余弦脈沖等。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉17若令

對應于二進制符號“0”，對應于二進制符號“1”。碼元間隔為，用表示第n個信息符號所對應的電平值（0，1或-1）則基帶信號可以表示成第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)■基帶信號的函數表示：17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉18■說明：是信息符號所對應的電平值，它是一個隨機量。因此，通常實際

中遇到的基帶信號都是一個隨機的

脈沖序列。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉195.2.2基帶信號的頻譜特性■基帶信號是一個隨機脈沖序列，故基帶信號的頻譜是一個隨機序列的譜分析問題。■隨機脈沖序列的譜分析，給定的條件不同，應采用的方法也不同。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)＊相關函數去求功率（能量）譜密度的方法，是一種典型的分析寬平穩隨機過程的方法。下邊介紹另一種方法。17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉20■二進制隨機脈沖序列的表示與圖形：第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)圖5-4任意一隨機脈沖序列表示符號“0”；表示符號“1”；表示每一個碼元的寬度。

17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉21序列中任一碼元時間內，和出現的概率分別為P和1-P，與統計獨立。此時，隨機序列可以寫成：

第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)圖5-4任意一隨機脈沖序列17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉22■隨機脈沖序列的功率譜密度5.2-4第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)序列通常是功率有限的，設在

區間內，的付氏變換為，由2.4-7可知，的功率譜表示為：17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉23設截取時間T取正負N個碼元和0碼元，即，則可表示成則有第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)圖5-4任意一隨機脈沖序列17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉24穩態波是隨機信號的平均分量，可表示為5.2-8第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)■截短信號的分解：可以把截短信號看成是由一個穩態波和一個交變波構成。17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉25交變波為第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉26二進制隨機脈沖序列的截短信號可分解為穩態波和交變波，穩態波和交變波都有確定的表達式，因而可以分別找到它們的頻譜特性。結論：第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)或寫成:17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉27■穩態波的功率譜密度當時，此時第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉28系數為：第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉29令第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)上式中17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉30作如下定義第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉31第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉32則第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)■交變波的功率譜密度和17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉33第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉34第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉35第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉36上面3項概率和為1第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉37設第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉38結論：的功率譜與和的頻譜以及出現概率P有關。出現的概率為P。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉39■隨機基帶序列的功率譜密度。其中第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉40討論：(1)對于單極性波形，若，則雙邊功率譜密度為★寫成單邊功率譜形式5.2-25第五章

數字基帶傳輸系統(digitalbasebandtransmissionsystem)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉41若為矩形脈沖，概率第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)

17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉42第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉435.2-27第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉44（2）對于雙極性波形，若則第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉45若為矩形脈沖，上式可以寫成5.2-30結論：隨機脈沖序列的功率譜密度由連第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉46續譜和離散譜組成，總是存在的，一般情況下總是存在的，若與是雙極性脈沖，且其出現的概率相同（P=）,此時無離散譜第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉475.3基帶傳輸常用的碼型傳輸用的數字基帶信號是數字信息的電脈沖表示形式，電脈沖的形式稱為碼型。把數字基帶信號用電脈沖表示過程稱為碼型編碼或碼型變換。把數字基帶信號變換成適合于(基帶)信道傳輸的信道基帶信號，則稱此變換為數字基帶調制。★第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉48相反，把信道基帶信號變換為原始數字基帶信號的變換器稱為基帶解調器。實際基帶傳輸系統中，并非所有的基帶電波形（或碼型）都能在信道中傳輸。對傳輸用的基帶信號的主要要求:有兩點：1.碼型形式，2.基帶電波形形式★第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉49（1）對代碼的要求：原始消息代碼必須編成適合于傳輸用的碼型；也稱為傳輸碼型的選擇。傳輸碼

也稱為線路碼。（2）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，稱為基帶脈沖選擇。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉50本節主要討論傳輸碼的選擇，或傳輸碼的結構。在較為復雜的一些基帶傳輸系統中，傳輸碼的結構應具有下列主要特性：（1）能從基帶信號中獲得定時信息。（2）相應的基帶信號無直流成分，和只有很少的低頻成分。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉51（3）不受信源統計特性的影響，即能適應信源的變化。（4）盡可能提高傳輸碼型的效率；（5）具有內在的檢錯能力，等。1.AMI碼（傳號交替反轉碼）消息代碼0（空號）變換為傳輸碼的0消息代碼1（傳號）交替變換傳輸；第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉52變換為傳輸碼的+1,-1，+1，-1，…...例：消息代碼：10011000111…AMI碼：+100-1+1000-1+1-1…

AMI碼的傳號交替反轉，由它決定的基帶信號將出現正負脈沖交替，而0電位保持不變。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉53※特點：a.基帶信號無直流成分，只有很小的低頻成分。b.使一個二進制符號變換成一個三進制符號，稱為1B/1T碼c.編譯碼電路簡單，便于觀察誤碼的情況，是一種基本的線路碼。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉54缺點：出現長的連0串，會造成提取定時

信號的困難。⊙2.HDB3碼（三階高密度雙極性碼）先把消息代碼轉換成AMI；當沒有4個或4個以上的連0串時，這時的AMI碼就是HDB3碼；當有4個或4個以上連0串時，則將連第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉550小段第4個0變換成與其前一非0符號（+1或-1）同極性符號，這個符號稱為破壞符號，用V表示。為了造成無直流特性，保證相鄰的V符號也應極性交替。例：消息代碼為100001000011000011寫出相應的AMI碼和HDB3碼。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉56100001000011000011消息代碼：AMI碼:-10000+10000-1+10000-1+1HDB3碼：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)上述碼型變換共有兩種情況：相鄰V符號間有奇數個非0符號：能保證V符號極性交替。0+V17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉57(2)相鄰V符號間有偶數個非0符號：則就得不到保證，這時再將該小段的第一個0變換成+B或-B,B符號的極性與前一非0符號相反，并讓后面從V符號之后的非0符號再開始交替變化。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)100001000011000011消息代碼：AMI碼:-10000+10000-1+10000-1+1HDB3碼：-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-117八月2024《通信原理》--信息學院王學偉58優點：使連0串減少到最多3個，不受信息源統計特性影響。對于定時信號的恢復

十分有利。

CCITT推薦的使用碼型之一。譯碼：每一個破壞符號V總是與前一非0

符號（包括B在內）同極性。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉593.PST碼（成對選擇三進制碼）將二進制代碼2個碼元分為一組，使其成為碼組序列。如：01

10

11

00

…如果V符號與其前一非0符號同極性，V符號前的3個符號必是連續的0符號，從而可以恢復4個連0碼，再將-1變成+1便得原消息代碼。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉60然后，再對每一碼組編碼，即編碼成兩個三進制數（+-0）。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)二進制代碼+模式

-模式

00011011

-+0++0+-

-+0--0+-表5-1PST碼17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉61二進制代碼+模式

-模式

00011011

-+0++0+-

-+0--0+-表5-1PST碼第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)例：代碼01

00

11

10

10

11

00●取+模式：0+-++--0+0+--+取–模式:0--++-+0-0+--+當在一個碼組中僅發送單個脈沖時，＋與－兩個模式應交替變換。17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉62用數字01(二進碼新碼)代替二進制碼0用數字10(二進碼新碼)代替二進制碼1;(反相波形)例：代碼1100101

10100101100110

●特點:◎只使用兩個電平，前邊的AMI、HDB3碼使用3個電平。第五章

數字基帶傳輸系統(digitaltransmissionsystemofbaseband)4.雙相碼（BiphaseCode)雙相碼又稱Manchester（曼徹斯特碼）17八月2024《通信原理》--信息學院王學偉632.采用雙極性非歸零脈沖，無直流漂移，能夠

提供足夠的定時分量,編碼過程簡單。3.與前邊