[工学]通信原理课件 第五章.pptVIP

5.1 概述 未经调制的电脉冲信号所占据的频带通常从直流和低频开始，称为数字基带信号。 从传输的角度看，数字通信系统要有两个基本的变换，一个是把消息变换成数字基带信号，另一个则是将数字基带信号变换成信道信号。但在实际的数字通信中并不一定都要有这两个变换。有时只需要第一种变换后，将数字基带信号直接进行传输，此时不经过调制和解调过程。这种直接传输基带信号的系统称为基带传输系统。包括调制与解调过程的传输系统称为频带传输系统。 虽然多数情况下必须使用数字调制传输系统，但研究数字基带传输系统也有着特别的重要性。首先，基带传输本身就是一种重要的传输方式；其次，频带传输中同样存在基带传输问题；再次，如果把调制和解调过程作为广义信道的一部分，则任何数字传输均可等效为基带传输系统。 5.2 数字基带信号的码型 数字信号可以表示为一个数字序列，即 …，a-2，a-1，a0，a1，a2， … ， an ， … 记作{an}。其中，an 是数字序列的基本单元，称为码元。通常用不同幅度的脉冲表示码元的不同取值，这样的脉冲信号就是数字基带信号。数字基带信号是数字信息的电脉冲表示，电脉冲的形式称为码型。在有线信道中传输的数字基带信号又称为线路传输码型。把数字信息表示为电脉冲的过程称为码型编码，而由码型还原为数字信息的过程称为码型解码。 5.2.1 码型设计原则 （1）信号的抗干扰能力要强，具有内在的纠错检错能力。 （2）当信道传输频带的低端受限时，基带信号应无直流分量且只有很小的低频成分。 （3）尽量减少基带信号的高频成分，这样可以节省传输频带，提高信道的频谱利用率，减少码间串扰。 （4）能从基带信号中获取位定时信息。 （5）能够适应于信息源的变化。 （6）设备应简单。 5.2.2 二元码 幅度取值只有两种电平的码型称为二元码。最简单的二元码基带信号的波形为矩形波，幅度的二种取值分别对应于二进制码中的1和0。图5.2.1给出了常用的几种二元码的波形图。 （1） 单极性非归零码 单极性非归零码是用高电平和低电平(通常为零电平)两种取值来分别表示二进制码的1和0，在整个码元期间电平保持不变。一般记作NRZ(L)。由于这种码的低电平常取作零电平，而一般设备都有一端是固定的零电平，因此应用当中非常方便。波形如图5.2.1(a)所示。 （2） 双极性非归零码 双极性非归零码是用正电平和负电平分别表示1和0，在整个码元期间电平保持不变，常记作NRZ。双极性码的优点是无直流分量，可以在无接地的传输线上传输，因此应用也较为广泛。波形如图5.2.1 (b)所示。 （3） 单极性归零码 它与单极性非归零码的区别在于当发送1时，高电平在整个码元期间T内只保持一段时间τ(τ﹤T )，其余时间则返回到零电平。发送0时，用零电平表示。常记作RZ。τ/T称为占空比，一般使用半占空比码，即τ/T =0.5 。这种码的优点是码中含有非常丰富的位 定时信息。波形如图5.2.1 (c)所示。 （4） 双极性归零码 双极性归零码是用正极性的归零码表示1，用负极性的归零码表示0。显然它存在三种幅度取值，但它用脉冲的正负极性表示两种信息，因此一般仍归到二元码中。这种码兼有双极性和归零的特点。波形如图5.2.1 (d)所示。 上述四种码型是二元码中最简单的。 ①功率谱当中有着丰富的低频分量，有些码甚至有直流分量，不能在有交流耦合的传输信道中传输。 ②非归零码和单极性归零码常常不含有定时信息。当信息中包含长串的连续“1”或“0”时，非归零码呈现出连续的固定电平。由于信号中不出现跳变，因而无法提取定时信息。单极性归零码在传送连“0”时，存在同样的问题。 ③相邻信号之间取值独立，不具有检错能力。由于信道频带受限并且存在其他干扰，经传输信道后基带信号波形会产生畸变，从而导致接收端错误地恢复原始信息。在上述二元码信息中每个“1”与“0”分别独立地对应于某个传输电平，相邻信号之间不存在任何制约，使这些基带信号不具有检测错误信号状态的能力。因此这四种码型常用于机内和近距离的传输。 （5）