第4课 数字信号的基带传输

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1、1第第4课课 数字信号的基带传输数字信号的基带传输21 数字基带信号数字基带信号来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的二进制序列，或者是来自模拟信号经数字化处理二进制序列，或者是来自模拟信号经数字化处理后的后的PCM码组等等都是数字信号。这些信号往往码组等等都是数字信号。这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，称之为数包含丰富的低频分量，甚至直流分量，称之为数字基带信号。在某些有线信道中，特别是传输距字基带信号。在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输，离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输，称之为数字基带

2、传输。而大多数信道，如各种无称之为数字基带传输。而大多数信道，如各种无线信道，数字基带信号必须经过载波调制，把频线信道，数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移到高频处才能在信道中传输，这种传输称谱搬移到高频处才能在信道中传输，这种传输称为数字频带（调制或载波）传输。为数字频带（调制或载波）传输。 31 数字基带信号数字基带信号什么是数字基带信号？什么是数字基带信号？l频带分布在低频段（通常包含直流）且未经过调制的频带分布在低频段（通常包含直流）且未经过调制的数字信号通常被称为数字基带信号。在数字基带传输数字信号通常被称为数字基带信号。在数字基带传输系统中，发送端和接收端不需要安装调制、解调装

3、置，系统中，发送端和接收端不需要安装调制、解调装置，直接在信道上传送基带信号。直接在信道上传送基带信号。41 数字基带信号数字基带信号基带信号是什么样子？基带信号是什么样子？l基带信号有很多种码型。最基本的是不归零码。基带信号有很多种码型。最基本的是不归零码。频带信号（调制信号）是什么样子？频带信号（调制信号）是什么样子？t10110t51 数字基带信号数字基带信号数字基带通信系统的应用数字基带通信系统的应用l主要用于近距离有线通信。主要用于近距离有线通信。p大多数的局域网使用基带传输大多数的局域网使用基带传输 ，比如常见的网络设，比如常见的网络设计标准计标准100BaseT使用的就是基带信号

4、。使用的就是基带信号。 p从计算机到显示器、打印机等外设的信号都是基带从计算机到显示器、打印机等外设的信号都是基带信号。信号。62、基带信号的各种码型、基带信号的各种码型基带信号的各种码型基带信号的各种码型l码型：数字消息的电脉冲表示形式（用什么样码型：数字消息的电脉冲表示形式（用什么样的信号表示的信号表示1或者或者0）l码型变换：选择合适的码型表示数字序列码型变换：选择合适的码型表示数字序列l译码：将码型还原为原来的数字序列译码：将码型还原为原来的数字序列l常见的码型有单极性不归零码、双极性不归零常见的码型有单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码、差分码、码、单极性归零码

5、、双极性归零码、差分码、双相码、双相码、CMI码、码、AMI码、码、HDB3码、码、4B5B码码等。等。72.1 基本码型基本码型以下先介绍几种基本的码型。以下先介绍几种基本的码型。（1）单极性不归零码（）单极性不归零码（NRZ） 用正电平和零电平两种取值分别表示二进制码用正电平和零电平两种取值分别表示二进制码1和和0，在整个位持续期间电平保持不变，此种码通，在整个位持续期间电平保持不变，此种码通常记作常记作NRZ（不归零）码。这是一种最简单的码（不归零）码。这是一种最简单的码型。型。8单极性不归零码单极性不归零码tbTbT2bT3bT410110优点：简单，易于实现优点：简单，易于实现缺点：

6、有直流成份缺点：有直流成份连续的连续的1 1或或0 0码元难以实现同步。码元难以实现同步。2.1 基本码型基本码型关于直流关于直流关于位同步关于位同步9关于位同步关于位同步 在数字通信系统中，接收端将接收到的信号还原为原始的在数字通信系统中，接收端将接收到的信号还原为原始的信号，首先必须对它进行采样判决。数据序列是按一定的信号，首先必须对它进行采样判决。数据序列是按一定的速率一个码元一个码元地传送，接收端也应该按相同的速速率一个码元一个码元地传送，接收端也应该按相同的速率一个码元一个码元的接收下来，这就要求接收端必须提率一个码元一个码元的接收下来，这就要求接收端必须提供一个确定采样判决时刻的定

7、时时钟信号。这个定时时钟供一个确定采样判决时刻的定时时钟信号。这个定时时钟信号的重复频率必须与发送端的码元速率相同，同时在最信号的重复频率必须与发送端的码元速率相同，同时在最佳判决时刻（或称为最佳相位时刻）对接收码元进行抽样佳判决时刻（或称为最佳相位时刻）对接收码元进行抽样判决。在接收端产生这样一个定时时钟信号就是位同步。判决。在接收端产生这样一个定时时钟信号就是位同步。 有了准确的位同步，就可以用较低的误码率恢复已被接收有了准确的位同步，就可以用较低的误码率恢复已被接收到了的可能畸变了的数字信号。到了的可能畸变了的数字信号。 位同步的方法可分为外同步法和自同步法。位同步的方法可分为外同步法和

8、自同步法。10关于位同步关于位同步 外同步法是发送端单独将位定时信息送到接收端去，用它外同步法是发送端单独将位定时信息送到接收端去，用它作为接收端位定时标准。作为接收端位定时标准。 自同步法是指发送端不专门向接受端传送位同步信号，接自同步法是指发送端不专门向接受端传送位同步信号，接收端所需要的位同步信号从接收端收到的数字信息流中提收端所需要的位同步信号从接收端收到的数字信息流中提取出来。比如信号中包含有提示接收方起始、中间或结束取出来。比如信号中包含有提示接收方起始、中间或结束位置的电平的跳变就可以完成自同步。位置的电平的跳变就可以完成自同步。11（2） 双极性不归零码双极性不归零码(NRZ-

9、L) 用正电平和负电平分别表示用正电平和负电平分别表示1和和0，在整个位持续，在整个位持续期间电平保持不变。期间电平保持不变。2.1 基本码型基本码型bTbT2bT3bT410110优点：一般认为优点：一般认为1 1和和0 0出现的概率相同，所以电平平均值为出现的概率相同，所以电平平均值为0 0，即无直，即无直流分量；接收端恢复信号的判决电平也是零值。流分量；接收端恢复信号的判决电平也是零值。缺点：连续的缺点：连续的1 1或或0 0码元难以实现同步。码元难以实现同步。t12（3） 差分码差分码(NRZ-I) 在差分码中，在差分码中，1和和0分别用电平的跳变或不变来表示。分别用电平的跳变或不变来

10、表示。这种码型的信息这种码型的信息1和和0不直接对应具体的电平幅度，而不直接对应具体的电平幅度，而是用电平的相对变化来表示，其优点是信息存在于电是用电平的相对变化来表示，其优点是信息存在于电平的变化之中，可有效地解决平的变化之中，可有效地解决PSK同步解调时因收信同步解调时因收信端本地载波相位倒置而引起信息端本地载波相位倒置而引起信息“1”和和“0”的倒换问的倒换问题，故得到广泛应用。由于差分码中电平只具有相对题，故得到广泛应用。由于差分码中电平只具有相对意义，因此又称为相对码。意义，因此又称为相对码。 如果采用差分码如果采用差分码,则在接收信号时只需检测信号电平是则在接收信号时只需检测信号电

11、平是否发生跳变否发生跳变,不必将其与判决电平进行比较不必将其与判决电平进行比较,因而在有因而在有噪声影响的情况下这种码型更为可靠噪声影响的情况下这种码型更为可靠2.1 基本码型基本码型13差分码（差分码（1表示表示“电平跳变电平跳变”；0表示表示“不跳变不跳变”）tbTbT2bT3bT410110设初始设初始状态为状态为高电平高电平差分码是以电平跳变来表示数据信息。以差分码传输数据时，在差分码是以电平跳变来表示数据信息。以差分码传输数据时，在一个位传输的持续时间内信号电平不会出现跳变。一个位传输的持续时间内信号电平不会出现跳变。特点：在传输连续的码元特点：在传输连续的码元1 1时，能同步，连续