第七章数字信号的基带传输系统-通信原理.ppt
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1、通信原理,第7章 数字信号的基带传输系统,本章的结构和重点,7.1 引言(基带系统的用途) 7.2 数字基带传输的常用码型 7.3 数字基带信号的频谱分析 7.4 码间串扰概念和无码间传输条件 7.5 部分相应系统 7.6 基带系统的抗噪声性能 7.7 眼图 7.8 时域均衡原理,对于考研的同学第3,5,6节也很重要,7.1 引言,我们在第一章介绍过通信系统的分类 按传输信号是模拟信号还是数字信号分 分为模拟通信系统和数字通信系统 按传输信号是基带信号还是频带信号分 分为基带通信系统和频带(调制)通信系统 如果传输的是数字信号,同时也是基带信号,则称这种系统为“数字基带通信系统” 实际的例子有
2、:USB通信、RS232串口通信、局域网通信等等 主要用于近距离有线通信,7.2 数字基带传输的常用码型,7.2.1 数字基带码型设计的原则 (1) 对信源具有“透明性” 采用码型A和采用码型B对信源没有影响 (2) 接收端必须能正确解码 (3) 没有直流,且低频、高频分量要小 直流和低频容易被耦合等电路隔离 高频容易被线路的电容效应引起的回路损耗掉,7.2.1 数字基带码型设计的原则(续),(4) 易于从基带信号中提取同步信息 这里的“同步”可以理解为数字电路中时钟(CLK) (5) 最好有一定的误码检测功能 检测出来错误后,能纠正就纠正,不能纠正可以请求重发 (6) 编码设备尽可能简单,7
3、.2.2 常用码型及其波形,1、单极性不归零码,优点:简单,缺点:有直流、,最佳判决电平不确定,不能直接提取同步(分析完频谱才能理解这一点),7.2.2 常用码型及其波形(续),2、单极性归零码,缺点:有直流、,最佳判决电平不确定,优点:能直接提取同步(分析完频谱才能理解这一点),7.2.2 常用码型及其波形(续),3、双极性不归零码,优点:无直流、,最佳判决电平确定(=0),缺点:不能直接提取同步(分析完频谱才能理解这一点),7.2.2 常用码型及其波形(续),4、双极性归零码,优点:无直流、,最佳判决电平确定(=0),缺点:不能直接提取同步(分析完频谱才能理解这一点)、但是整流后就变成同步
4、(CLK),7.2.2 常用码型及其波形(续),5、差分码(1表示“电平跳变”;0表示“不跳变”),设初始状态为高电平,差分码在数字调制(第八章)中广泛应用,7.2.2 常用码型及其波形(续),6、数字双相码(又称Manchester码) 属于“1B2B”码,即1个bit用2bit来传输(效率虽然降低,但可发现错误,同时可以消除直流);1用“+-”表示;0用“-+”表示,7.2.2 常用码型及其波形(续),7、CMI码(Code Mark Inverse) 也属于“1B2B”码。1用“+”“-”交替表示;0用“-+”表示。,7.2.2 常用码型及其波形(续),8、AMI码(Alternativ
5、e Mark Inverse) 1用“+”“-”交替表示;0用“0电平”表示。,优点:无直流、,且可以发现简单错误,缺点:如果出现长“0”则提取同步(CLK)困难,7.2.2 常用码型及其波形(续),9、HDB3码(对AMI的改进,解决了连“0”问题) 编码步骤: 首先将数据变成AMI码 如果有4个连0,则每4个连0分成1小组,称为一个“破坏节” 将破坏节的第4个0用“+1”或“-1”替换掉,称之为V比特。V取“+1”或“-1”的法则是: 第一个破坏节的V要保证与前一个非0比特同号 以后,相邻的破坏节中的V要反号,(注意,此时会产生一个问题:接收端无法区别哪个是原有的信息1,哪个是后加的V),
6、HDB3编码规则(续),如果一个破坏节中的V与前一个非0比特同号,则不用再对这个破坏节进行任何动作 如果一个破坏节中的V与前一个非0比特反号,则将这个破坏节中的第1个0替换成“+1”或“-1”,称之为B比特, B取“+1”或“-1”的法则是与本破坏节的那个V比特同号,例7.1HDB3编码举例,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,第1个破坏节,第2个破坏节,+,-,+,-,+,+V,-V,-B,+,-,例7.2HDB3解码举例,0,+1,0,0,0,+1,-1,+1,-1,0,0,-1,0,+1,0,-1,0,连续非0同号表明后面那个是V,0,连续非0同号表明后面
7、那个是V,由于中间只有2个0,所以前面那个是B,0,0,再把所有1的符号去掉就恢复了原始信息了,7.2.2 常用码型及其波形(续),5B6B码(光纤通信常用码型) 每5个bit用6个bit来表示(牺牲有效性,换取可靠性) 6bit码选取方法: 为了符合“尽量无直流”的原则,尽量使6bit中“1”与“0”的个数相等 对于那些0/1个数不相等的码,设置2种模式(即每个5bit组有2个6bit组与之对应,其中1个6bit组“1”多,另1个6bit组“0”多) 在传输时,使2种模式交替进行编码输出,5B6B码举例,如果输入00000,00000,00000, 则输出110010,110010,1100
8、10, 如果输入00001,00001,00001,00001, 则输出110011,100001,110011,100001, 如果输入00001,00010,00001,00010, 则输出110011,100010,110011,100010,7.3 数字基带信号的功率分析,7.3.1 二进制数字基带信号的功率谱密度 分析思路: 将二进制随机序列分解成2部分,v(t)的功率谱密度,由上一节课的板书推导可知 如何理解上式 它是频域上一系列冲激信号的和; 这些冲激信号位于0、fb、 2fb、3fb、频率点上; 这些冲激信号的系数,由信源“1”或”0”的概率分布,及g1(t)和g2(t)的付立
9、叶变换在该频率点上的取值来决定。,u(t)的功率谱密度 计算过程,通过u(t)的截短函数uN(t)来求得,u(t)的截短函数的表达式,u(t)的截短函数的表达式及其付利叶变换,u(t)的截短函数的能量谱密度,u(t)的截短函数的能量谱密度,可以看出m=n和m不等于n时,乘积的概率分布是不同的,u(t)的截短函数的能量谱密度,二进制数字基带信号功率谱通用表达式,7.3.2 用功率谱密度通用表达式推出最简单的4种码型功率谱图,1、单极性不归零码,付立叶变换,付立叶变换,单极性不归零码的功率谱密度,单极性不归零码的功率谱密度,单极性不归零码的功率谱密度图,2、单极性归零码的功率谱密度,付立叶变换,付
10、立叶变换,2、单极性归零码的功率谱密度,2、单极性归零码的功率谱密度图,3、双极性不归零码的功率谱密度,付立叶变换,付立叶变换,3、双极性不归零码的功率谱密度,3、双极性不归零码的功率谱密度,4、双极性归零码的功率谱密度,付立叶变换,付立叶变换,4、双极性归零码的功率谱密度,7.4 码间串扰概念和无码间传输条件,7.4.1 发送滤波器的作用和效果 从前面分析可知,虽然常用码型的功率主要集中在基带,但是在高频区也有功率 为了防止这些高频功率产生对其他线路的干扰,所以在发送时会经过“发送滤波器” 发送滤波器实际上就是一个低通滤波器 经过发送滤波器后,方波将变成类似余弦的信号,如教材图7.5(b)所
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- 第七 数字信号 基带 传输 系统 通信 原理
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