通信原理—数字基带传输系统解析课件.ppt

1、软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理第 5 章 数字基带传输系统5.1 数字基带传输概述5.2 数字基带信号及其频谱特性5.3 基带传输的常用码型5.4 基带脉冲传输与码间串扰5.5 无码间串扰的基带传输特性5.6 无码间串扰基带系统的抗噪声性能5.7 眼图5.8 部分响应系统 软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.1 数字基带传输概述数字基带信号-来自数据终端的原始数据信号。计算机输出的二进制序列 电传机输出的代码 PCM码组，M序列这些信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量。在具有低通特性的有线信道

2、中，特别是传输距离不太远的情况下，它们可以直接传输，故称为数字基带传输。软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.1 数字基带传输概述 而大多数信道，如各种无线信道和光信道，则是带通型的，数字基带信号必须经过载波调制，把频谱搬移到高载处才能在信道中传输，这被称为数字频带（调制或载波）传输 基带传输系统的研究1.在利用对称电缆构成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方式2.基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题3.任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息

3、工程通信原理图 5.1数字基带传输系统基带传输系统主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步系统。5.1 数字基带传输概述信道信号形成器数字基带信号GT()信道接 收滤波器抽 样判决器同步提取C()GR()n(t)软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理信道 它是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，如市话电缆、架空明线等。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，甚至是是随机变化的的。另外信道还会进入噪声。在通信系统的分析中，常常把噪声n(t)等效，集中在信道中引入。信道信号形成器 把原始基带信号变换

4、成适合于信道传输的基带信号，这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。5.1 数字基带传输概述软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理抽样判决器抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确与否将直接影响判决效果。接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。5.1 数字基带传输概述软件工程学院h t t

5、 p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.1 数字基带传输概述码型编码m(t)发滤波器信道收滤波器抽样判决码型译码m(t)m1(t)m2(t)r(t)m3(t)m0(t)位同步器n(t)cp(t)信道信号形成器10011m/(t)m(t)m1(t)Tsm2(t)r(t)cp(t)m3(t)软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理码间串扰m(t)r(t)cp(t)码间串扰5.1 数字基带传输概述码元发生误码码元发生误码的原因之一是信道加性噪声信道加性噪声，之二是传输总特性（包括传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想引起的波形延

6、迟、展宽、拖尾等收、发滤波器和信道的特性）不理想引起的波形延迟、展宽、拖尾等畸变，使码元之间相互串扰畸变，使码元之间相互串扰。此时，实际抽样判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该码元抽样时刻的串扰值及噪声。显然，接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰。软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2 数字基带信号及其频谱特性5.2.1 数字基带信号 数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号(以下简称为基带信号)的类型有很多，常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。最常用的是

7、矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理1.单极性不归零波形 特点是极性单一，有直流分量有直流分量，脉冲之间无间隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列时没有位同步信息。2.双极性不归零波形 特点是无直流分量无直流分量。这样，恢复信号的判决电平为 0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。故双极性波形有利于在信道中传输故双极性波形有利于在信道中传输。3.单极性归零波形 单极性归零波形可以直接提取定可以直接提取定时信息时信息，是其他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡波形。5.2.1数字基带信号

8、软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理4.双极性归零波形 除了具有双极性不归零波形的特点外，还有利于同步脉冲的提取。5.差分波形 是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此称它为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响，特别是在相位调制系统中用于解决载波相位模糊问题。6.多电平波形 是多于一个二进制符号对应一个脉冲的情形，适合于高数据速率传输系统。5.2.1数字基带信号软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理图 5.3 几种常见的基带信号波形1010

9、0110 E(a)E E110011 E0101011(b)(c)E E1010011(d)E E1100011 E E 3E 3E010 011100 11 10 00 1(e)(f)05.2.1数字基带信号软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理an:第n个信息符号所对应的电平值(0、1或-1、1等)，由信码和编码规律决定Ts:码元间隔g(t):某种标准脉冲波形()()nsns ta g tnT(5.2-1)数字基带信号二进制代码序列()()nns ts t(5.2-2)12(),0()(),1snssg tnTa g tnTg tnT随机的脉冲序列

10、5.2.1数字基带信号(5.2-3)软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2.2基带信号的频谱特性5.2.2 基带信号的频谱特性 通过谱分析，可以了解信号需要占据的频带宽度，所包含的频谱分量，有无直流分量，有无定时分量等。这样，才能针对信号谱的特点来选择相匹配的信道的信道，以及确定是否可从信号中提取定时信号提取定时信号。数字基带信号是随机的脉冲序列，没有确定的频谱函数，所以只能用功率谱来描述它的频谱特性。由随机过程的相关函数去求随机过程的功率(或能量)谱密度比较复杂。一种比较简单的方法是以随机过程功率谱的原始定义为出发点，求出数字随机序列的功率谱公

11、式。软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理图 5.4 随机脉冲序列示意波形g2(t4 Ts)g1(t3 Ts)g1(t2 Ts)g2(t Ts)g(t)g1(t)g2(t Ts)g2(t2 Ts)ttO Ts2Ts2O Ts2 TsTs2Tsv(t)tOu(t)(a)(b)(c)5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理()()nns ts t(5.2-3)12(),(),1snsg tnTPsg tnTP概率概率(5.2-4)()()()()()()nnnnns tv tu tv tu

12、 ts t5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2.2基带信号的频谱特性稳态波v(t)是随机序列s(t)的统计平均分量统计平均分量，它取决于每个码元内出现g1(t)、g2(t)的概率加权平均，且每个码元统计平均波每个码元统计平均波形相同形相同。nssnnnTtgPnTtgPtvtv)()1()()()(21(5.2-5)()()()()(21ssnnnnnTtgnTtgatvtstuPPPPan1,1概率概率软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理(5.2 11)mtfmjmseC

13、tv2)(2/2/2)(1sssTTtfmjsmdtetvTC1.v(t)的功率谱密度Pv(f)(5.2-12)nssnTtgPnTtgPtv)()1()()(21(5.2-5)5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理)()1()()()1()(1)()1()(1212212/2/221ssstfmjsTTtfmjsmfmGPfmPGfdtetgPtPgTdtetgPtPgTCssss(5.2-13)5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2.2基带信号的

14、频谱特性mssssmsmvfmffmGPfmPGffmfCfP)()()1()()()(2212根据离散谱可以确定随机序列是否包含直流分量(m=0)和定时分量(m=1)(5.2-14)软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理2.u(t)的功率谱密度的功率谱密度Pu(f)TFEPEPTTf2)(lim)()(5.2-15)STNuTNfUEfP)12()(lim)(2(5.2-16)(5.2-17)NNnssnNNnnTnTtgnTtgatutu)()()()(215.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t

15、信息工程通信原理5.2.2基带信号的频谱特性(5.2-18)NNnnTfjnNNnt fjssnt fjTTfGfGeadtenTtgnTtgadtetufUs)()()()()()(2122212)()()()()()()(2121)(2*2fGfGfGfGeaafUfUfUNNnTmnfjnmNNmTTTS(5.2-19)软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理221)(22)()()(fGfGeaaEfUENNnTmnfjnmNNmTS(5.2-20)1(2PPaEn(5.2-21)时当nm 0nmaaE(5.2-22)时当nm 22122122)

16、()()1()12()()()(fGfGPPNfGfGaEfUENNnnT(5.2-23)5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理221221)()()1()12()()()1()12(lim)(fGfGPPfTNfGfGPPNfPssNu交变波的的功率谱Pu(f)是连续谱连续谱，它与g1(t)和g2(t)的频谱以及出现概率P有关。根据连续谱可以确定随机序列的带宽。(5.2-24)5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2.2基带信号的频谱特性3.s(t)

17、=u(t)+v(t)的功率谱密度的功率谱密度Ps(f)(5.2-25)msssssvusfmffmGPfmPGffGfGPPffPfPfP)()()1()()()()1()()()(221221软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理(5.2-26)0()()()1()(2)()0()1()0()()()1()(122122212221ffmffmGPfmPGffGPPGffGfGPPffPmsssssss5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2.2基带信号的频谱特性随机脉冲序列的

18、功率谱密度可能包含连续谱Pu(f)和离散谱Pv(f)。对于连续谱而言，由于代表数字信息的g1(t)及g2(t)不能完全相同，故G1(f)G2(f)，因而Pu(f)总是存在的总是存在的；而离散谱是否存在，取决g1(t)和g2(t)的波形及其出现的概率P。软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理例51 对于单极性波形：若设12()0,()()g tg tg t(5.2-27)22()(1)()(1)()()sssssmP ff PP G ffP G m ffm fP=1/2时(5.2-28)2221()()41()()4sssssmP ff G ffG m

19、ffm f5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理(1)1,()20,sTtg t其它sin()()sssssfTG fTT SafTfT为单极性不归零矩形脉冲()g t5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理0:()(0)0ssmG m fT Sa离散谱中有直流分量0:()()0ssmG m fT Sa m211()()()44sssP fT SafTf2221()()41()()4sssssmP ff G ffG m ffm f5.2.2基带信号的频谱特性

20、软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理图 5 5 二进制基带信号的功率谱密度 P(f)归零码不归零码fO1Ts1带宽取决于连续谱，由单个码元的G(f)决定，第一个零点在f=fs，因此带宽为Bs=fs。5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理(2)其它,04,1)(sTttg22)(ssTfSaTfG为半占空归零矩形脉冲)(tg5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2.2基带信号的频谱特性无离散谱0)0()(:0S

21、aTfmGmss离散谱中有直流分量02)(:)(0mSaTfmGmss偶数有离散谱02)(:)(0mSaTfmGmss奇数软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.2.2基带信号的频谱特性)(2161216)(22smSSsmffmSaTfSaTfP单极性半占空归零信号的带宽为Bs=2fs单极性不归零矩形脉冲信号的带宽为Bs=fs软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理(5.2 30)例52 对于双极性波形：若设)()()(21tgtgtg(5.2 31)msssssfmffmGPffGPPffP)()()12(

22、)()1(4)(22P=1/2(5.2-32)2)()(fGffPss若为高为1，脉宽等于码元周期的矩形脉冲，则)(tg(5.2-33)()(2sssTfSaTfP5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理a)随机序列的带宽主要依赖单个码元波形的频谱函数G1(f)或G2(f)，两者之中应取较大带宽的一个作为序列带宽。时间波形的占空比越小，频带越宽。通常以谱的第一个零点作为矩形脉冲的近似带宽，它等于脉宽的倒数，即Bs=1/。不归零脉冲的=Ts，则Bs=fs；半占空归零脉冲的=Ts/2，则Bs=1/=2fs。b)单极性基带信号是否存

23、在离散线谱取决于矩形脉冲的占空比，单极性归零信号中有定时分量，可直接提取。单极性不归零信号中无定时分量，若想获取定时分量，要进行波形变换。0、1等概的双极性信号没有离散谱，也就是说无直流分量和定时分量。5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理研究随机脉冲序列功率谱的意义：a)可以根据它的连续谱来确定序列的带宽；b)可以根据它的离散谱是否存在这一特点，明确能否从脉冲序列中直接提取定时分量，以及采用怎样的方法可以从基带脉冲序列中获得所需的离散分量。这一点，在研究位同步、载波同步等问题时将是十分重要的。c)由于没有限定g1(t)和g

24、2(t)的波形，因此式(5.2-25)不仅适用于计算数字基带信号的功率谱，也可以用来计算数字调制信号的功率谱。事实上由式(5.225)很容易得到二进制幅度键控(ASK)、相位键控(PSK)和移频键控(FSK)的功率谱。5.2.2基带信号的频谱特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.3 基带传输的常用码型 在实际的基带传输系统中，并不是所有代码的电波形都能在信道中传输。例如，前面介绍的含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。又如，当消息代码中包含长串的连续“1”或“0”符号时，

25、非归零波形呈现出连续的固定电平，因而无法获取定时信息。单极性归零码在传送连“0”时，存在同样的问题。软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理 因此，对传输用的基带信号主要有两个方面的要求：1.对代码的要求，原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；2.对所选码型的电波形要求，电波形应适合于基带系统的传输。前者属于传输码型的选择，后者是基带脉冲的选择。这是两个既独立又有联系的问题。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理 传输码(或称线路码)的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。通常，传

26、输码的结构应具有下列主要特性：1.相应的基带信号无直流分量，且低频分量少；2.便于从信号中提取定时信息；3.信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰；4.不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；5.具有内在的检错能力，传输码型应具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测；6.编译码设备要尽可能简单，等等。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理1.AMI码码 AMI码是传号交替反转码。其编码规则是将二进制消息代码“1”(传号)交替地变换为传输码的“+1”和“-1”，而“0”(空号)保持不变。例如：消息代码

27、 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMI码：+1 0 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0-1+1 0 0 -1+1 AMI码对应的基带信号是正负极性交替的脉冲序列正负极性交替的脉冲序列，而0电位持不变的规律。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理AMI码的优点：1.由于+1与-1 交替，AMI码的功率谱中不含直流成分，高、低频分量少，能量集中在频率为1/2码速处。2.位定时频率分量虽然为0，但只要将基带信号经全波整流变为单极性归零波形，便可提取位定时信号。3.此外，AMI码的编译码

28、电路简单，便于利用传号极性交替规律观察误码情况。AMI码的不足：当原信码出现连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理2.HDB3码码 HDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型，其目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点，使连“0”个数不超过3个。其编码规则如下：a)当信码的连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替；b)当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为与前面的“1”同极性的脉冲，记为+V或-V，称之为破坏脉冲。相邻V

29、码的极性必须交替出现，以确保编好的码中无直流；5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理c)为了便于识别，V码的极性应与其前一个非“0”脉冲的极性相同，否则，将四连“0”的第一个“0”更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或-B；d)破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。例如：代码：1000 0 1000 0 1 1 000 0 l 1 AMI码：-1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3码：-1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V +1 -1 其中的V脉冲和B脉冲与1脉冲

30、波形相同，用V或B符号的目的是为了示意是将原信码的“0”变换成“1”码。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理 虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性(包括B在内)。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。HDB3码保持了AMI码的优点外，同时还将连“0”码限制在3个以内，故有利于位定时信号的提取。HDB3码是应用最为广泛的码型，A律PCM

31、四次群以下的接口码型均为HDB3码。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.3 基带传输的常用码型AMI与HDB3码软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.3 基带传输的常用码型1.00.500.51.0AMIHDB3非归零码归一化功率谱f/fs图5-6 AMI 码和HDB3码的功率谱软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理AMI/HDB3码位同步提取整流窄带BPF整形移相AcosSt+n(t)AcosSt+n(t)AMIHDB3RZRZCP

32、(t)CP(t)fRZ2fS05.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理3.PST码码 PST码是成对选择三进码。其编码过程是：先将二进制代其编码过程是：先将二进制代码两两分组，然后再把每一码组编码成两个三进制数字码两两分组，然后再把每一码组编码成两个三进制数字(+、-、0)。因为两位三进制数字共有9种状态，故可灵活地选择其中的4种状态。为防止PST码的直流漂移，当在一个码组中仅发送单个脉冲时，两个模式应交替变换。例如：代码：0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 PST码：0+-+-0 +0 +-+或 0-+-+

33、0 -0 +-+5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理表 5 1 PST码二进制代码+模式-模式00-+-+010 +0 -10+0-011+-+-5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理PST码的优点：1.能提供足够的定时分量，且无直流成分。2.编码过程也较简单。PST码的不足：识别时需要提供“分组”信息，即需要建立帧同步。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理4.数字双相码 数字双相码又称曼

34、彻斯特（Manchester）码。它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示，例如：代码：1 1 0 0 1 0 1 双相码：10 10 01 01 10 01 10 双相码只有极性相反的两个电平。因为双相码在每个码元周期的中心点都存在电平跳变，所以富含位定时信息。又因为这种码的正、负电平各半，所以无直流分量，编码过程也简单。但带宽比原信码大1倍。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.密勒码密勒码 密勒(Miller)码又称延迟

35、调制码，它是双相码的一种变形。编码规则如下：“1”码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。“0”码有两种情况：单个“0”时，在码元间隔内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变，连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，即“00”与“11”交替。若两个“1”码中间有一个“0”码时，密勒码流中出现最大宽度为2Ts的波形，即两个码元周期。这一性质可用来进行宏宏观检错观检错。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理图 5-7双相码、密勒码、CMI码的波形OAAOAAAOAt/T0t/T0t/T01101

36、0010(a)(b)(c)双相码的下降沿正好对应于密勒码的跃变沿。因此，用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。(a)双相码(b)密勒码(c)CMI码5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理6.CMI码码 CMI码是传号反转码的简称，与数字双相码类似，它也是一种双极性二电平码。编码规则是：编码规则是：“1”码交替用码交替用“11”和和“00”两位码表示；两位码表示；“0”码固定地用码固定地用“01”表示。表示。CMI码有较多的电平跃变，因此含有丰富的定时信息。此外，由于由于10为禁用码组，不会出现为禁用码组，不会出现3个

37、以上的连码个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。CMI码易于实现。在数字双相码、密勒码和CMI码中，每个原二进制信码都用一组2位的二进码表示，因此这类码又称为1B2B码。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理7.nBmB码码 nBmB码是把原信息码流的n位二进制码作为一组，编成m位二进制码的新码组。由于mn，新码组可能有2m种组合，故多出(2m-2n)种组合。从中选择一部分有利码组作为可用码组，其余为禁用码组，以获得好的特性。在光纤数字传输系统中，通常选择mn+1，有1B2B码、2B3B、3B4B码以及5B6B码等，其中，5B

38、6B码型已实用化码型已实用化，用作三次群和四次群以上的线路传输码型。5.3 基带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理8.4B/3T码码 在某些高速远程传输系统中，1B1T码的传输效率偏码的传输效率偏低低。为此可以将输入二进制信码分成若干位一组，然后用较少位数的三元码来表示，以降低编码后的码速率，从而提高频带利用率。4B3T码型是1B1T码型的改进型，它把4个二进制码变换成3个三元码。显然，在相同的码速率下，4B3T码的信息容量大于1B1T，因而可提高频带利用率。4B3T码适用于较高速率的数据传输系统，如高次群同轴电缆传输系统。5.3 基

39、带传输的常用码型软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.4 基带脉冲传输与码间串扰(Intersymbol inteference-ISI)图5-8 基带传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty图5-8 基带传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.4 基带脉冲传输与码间串扰nsnnTtatd)()(5.4-1)基带信号nSTn

40、TnTtgatgtdts)()()()(5.4-2)发送滤波器输出图5-8 基带传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty图5-8 基带传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理deGtgtjTT)(21)(5.4-3)()()()(RTGCGH(5.4-4)总传输特性deHthtj)(21)(5.4-5)总冲激响应发送滤波器冲激响应5.4 基带脉冲传输与码间串扰图5-8 基带

41、传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty图5-8 基带传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理)()()()(0000tkTntTnkhathatkTysRknSnks(5.4-7)()()()()()(tnnTthatnthtdtyRnSnR(5.4-6)接收滤波器输出0stkTt5.4 基带脉冲传输与码间串扰图5-8 基带传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收

42、滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty图5-8 基带传输系统模型GT()C()GR()抽样判决器接收滤波器传输信道发送滤波器ann(t)an)(ts)(td)(ty软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理 第k个码元波形的抽样值，它是确定ak的依据。0000()()123()()knSRsnska h ta h kn TytnkTtkTt为了使误码率尽可能的小，必须最大限度的减小码间串扰和随机噪声的影响。除第k个码元以外的其他码元波形在第k个抽样时刻上的总和，它对当前码元ak的判决起着干扰的作用，所以称为码间串扰值码间串扰值。由

43、于an是以概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机变量随机变量。输出噪声在抽样瞬间的值，它是一种随机干扰随机干扰，也要影响对第k个码元的正确判决。5.4 基带脉冲传输与码间串扰软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理5.5 无码间串扰的基带传输特性0)(0knSntTnkha因为an是随机的，所以h(t)的码元波形要尽快衰减到0，但实现不易，可只要让它在t0+Ts，t0+2Ts等后面码元抽样判决时刻上正好为0，就能消除码间串扰。h(t)Ot0t0 Tst(a)h(t)Ot0t0 Tstt02 Ts(b)软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.

44、n e t信息工程通信原理假设信道和接收滤波器所造成的延迟t0=0时，无码间串扰的基带系统冲激响应应满足下式:在不考虑噪声时，根据h(t)去设计设计H()特性特性。为其它整数kkkThs,00,1)(5.5-1)(5.5-2)deHthtj)(21)(5.5-3)(21)/(21)/11()()()22ssssiTjkTjkTsiTih kTHedHed5.5 无码间串扰的基带传输特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理作变量代换STi2则有STidd2,(5.5-4)iTTkTjsiTTkijkTjssssssssdeTiHdeeTiHkTh/22

45、21221)(5.5 无码间串扰的基带传输特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理当上式之和一致收敛时，求和与积分的次序可以互换。(5.5-5)sssTTkTjissdeTiHkTh/221)(5.5 无码间串扰的基带传输特性若F()是周期为2/Ts的频率函数，则可用指数型傅里叶级数表示deFTfefFSSSSTTTjnsnnTjnn/)(2)(5.5-6)软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理skkTjsisSTekThTiHTs,21对照(5.5-5)，并代入(5.5-1)，可得(5.5-7)121,iS

46、ssiHTTT(5.5-8)Nyquists First methodNyquist 第一准则5.5 无码间串扰的基带传输特性TsH()OTs3Ts2TsTsTs2Ts3OTsTsTs3Ts2TsTsTs2Ts3OTsTsHeq()Tsi0i1i1(a)(b)(c)(d)(e)HTsH()OTs3Ts2TsTsTs2Ts3OTsTsTs3Ts2TsTsTs2Ts3OTsTsHeq()Tsi0i1i1(a)(b)(c)(d)(e)sTH22sHT121isSTiHT HsT软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理等效理想低通ssSiseqTTTTiHH,0

47、,2)(5.5-10)满足上式的系统 并不是惟一的并不是惟一的。0i若取)(H)()(HHeq为一理想低通滤波器。，则有5.5 无码间串扰的基带传输特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理图 5-11理想低通系统(a)传输特性；(b)冲激响应S()OTsTsTs(a)s(t)S0O4 Ts3 Ts2 Ts TsTs2Ts3Ts4Tst(b)ssSeqTTTHH,0,)()(5.5-11)tTSatTtTthssssin)(5.5-12)周期性零点周期性零点sNyquistTWB2115.5 无码间串扰的基带传输特性理想低通滤波器软件工程学院h t t

48、 p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理 若输入序列的传输速率为若输入序列的传输速率为1/sT则最小传输带宽为11/2sWTNyquist带宽最高频带利用率为HzBaud/2最高传输速率为12WNyquist速率理想低通系统在实际应用中存在两个问题：a)物理实现极为困难；b)h(t)的“尾巴”很长，衰减很慢，当定时存在偏差时，可能出现严重的码间串扰。5.5 无码间串扰的基带传输特性软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理SSSSSSSSTTTTTTTTH)1(,0)1()1(,2sin12)1(0,)(5.5 无码间串扰的基带传输特性滚

49、降滤波器Heq()OW1fOY()fW1W1 W2OH()W1W1 W2fW2图 5-12 滚降特性构成软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理)10(12WWSSSSTtTtTtTtth/41/cos/sin)(22H()Ts010.750.5OW12W1f(a)h(t)00.50.751t14W112W112W114W1(b)15.5 无码间串扰的基带传输特性：理想低通软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理1：升余弦(Raised Cosine-Rolloff Filtering)SSSSTTTTH2,02,

50、2cos12)(5.5-15)(5.5-16)5.5 无码间串扰的基带传输特性SSSSTtTtTtTtth/41/cos/sin)(2软件工程学院h t t p:/t 1.c q w u.n e t信息工程通信原理 升余弦滚降系统的 h(t)满足抽样值上无串扰的传输条件，且各抽样值之间又增加了一个零点，其尾部衰减较快(与t2成反比)，这有利于减小码间串扰和位定时误差的影响。1.这种系统的频谱宽度是=0的2倍，因而频带利用率为1波特/赫，是最高利用率的一半。2.若01时，带宽B=(1+)/2Ts赫，频带利用率=2/(1+)波特/赫。H()的相移特性实际上需加以考虑。然而，在推导式(5.5-9)的