1、EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论通信原理教学组编著通信原理教学组编著通信原理教学组编著通信原理教学组编著通信原理教学组编著通信原理教学组编著EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论本章在了解数字基带信号的特性，包括波形、码型和频谱本章在了解数字基带信号的特性，包括波形、码型和频谱特性的基础上，重点研究如何设计基带传输总特性，以消除码特性的基础上，重点研究如何设计基带传输总特性，以消除码间干扰和如何有效地减小信道加性噪声的影
2、响，以提高系统抗间干扰和如何有效地减小信道加性噪声的影响，以提高系统抗噪声性能。噪声性能。然后介绍一种利用实验手段方便地估计系统性能的方法然后介绍一种利用实验手段方便地估计系统性能的方法眼图，并提出改善数字基带传输性能的两个措施眼图，并提出改善数字基带传输性能的两个措施:1.1.部分响应部分响应 2.2.时域均衡时域均衡EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论来自数据终端的原始数据信号，都是数字信号。这些信来自数据终端的原始数据信号，都是数字信号。这些信号往往包含丰富的低
3、频分量，甚至直流分量，因而称之为数字号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，因而称之为数字基带信号。在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距基带信号。在某些具有低通特性的有线信道中，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，称之为离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传输，称之为数字数字基带传输基带传输。而大多数信道则是带通型的，数字基带信号必须经。而大多数信道则是带通型的，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，把这种过载波调制，把频谱搬移到高载处才能在信道中传输，把这种传输称为传输称为数字频带（调制或载波）传输数字频带（调制或载波）传输。基带传输
4、系统的基本结构如图基带传输系统的基本结构如图5-15-1所示。它主要由信道信所示。它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的工作，还应有统可靠有序的工作，还应有同步系统同步系统。图和各部分的作用简述。图和各部分的作用简述如下：如下：EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论数字基带传输系统 EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 信道信号形成器信道信号形成器 基带传输系统的输入是由终端设备或编基带传输系统的输入是由终端设
5、备或编码器产生的脉冲序列。它的作用就是把原始基带信号变换成适码器产生的脉冲序列。它的作用就是把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，主要是通过码型变换和波形变换来合于信道传输的基带信号，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。于同步提取和抽样判决。信道信道 它是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道。它是允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件。信道的传输特性通常不满足无失真传输条件。接收滤波器接收滤波器 它的主要作用是滤除带外噪声
6、，对信道特性它的主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。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。决，以恢复或再生基带信号。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 基带系统各点波形示意图EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 基带系统各点波形示意图E
7、DITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论数字基带信号是指数字基带信号是指消息代码的电波形消息代码的电波形，它是用不同的电平，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号数字基带信号(以下简称为基带信号以下简称为基带信号)的类型有很多，常见的类型有很多，常见的有的有矩形脉冲矩形脉冲、三角波高斯脉冲三角波高斯脉冲和和升余弦脉冲升余弦脉冲等。最常用的是等。最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论
8、 1.1.单极性不归零波形单极性不归零波形 这是一种最简单最常用的基带信号形式。这种信号脉冲的这是一种最简单最常用的基带信号形式。这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码零电平和正电平分别对应着二进制代码0 0和和1 1。特点特点是极性单一，是极性单一，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，当出现连转换之中，当出现连0 0序列时没有位同步信息。序列时没有位同步信息。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 2 2双极性不归零波形双极性不归零波形 在该波形中，脉冲的正
9、负电平分别对应于二进制代码在该波形中，脉冲的正负电平分别对应于二进制代码1 1、0 0，由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当0 0、1 1符号等符号等可能出现时无直流分量。恢复信号的判决电平为零值，抗干可能出现时无直流分量。恢复信号的判决电平为零值，抗干扰能力也较强。故双极性波形有利于在信道中传输。扰能力也较强。故双极性波形有利于在信道中传输。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 3 3单极性归零波形单极性归零波形 它与单极性不归零波形的区别是有电脉冲宽度小于码元它与单极性不归零波形的区别是有电脉冲宽
10、度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，所宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，所以称为归零波形。以称为归零波形。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 4 4双极性归零波形双极性归零波形 它是双极性波形的归零形式。每个码元内的脉冲都回到零它是双极性波形的归零形式。每个码元内的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。它除了具有双点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。它除了具有双极性不归零波形的极性不归零波形的特点特点外，还有利于同步脉冲的提取。外，还有利于同步脉冲的提取。EDITED BY REN G
11、UANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 5 5差分波形差分波形 这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码。以电平跳变表示码。以电平跳变表示1 1，电平不变表示，电平不变表示0 0，也可以反过来。由于，也可以反过来。由于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绝对码波形码波形。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲
12、 绪论 6 6 多电平波形多电平波形 上述各种信号都是一个二进制符号对应一个脉冲。实际上述各种信号都是一个二进制符号对应一个脉冲。实际上还存在多于一个二进制符号对应一个脉冲的情形。这种波上还存在多于一个二进制符号对应一个脉冲的情形。这种波形统称为形统称为多电平波形多电平波形或或多值波形多值波形。例如，若令两个二进制符。例如，若令两个二进制符号号0000对应对应+3E+3E，0101对应对应+E+E，1010对应对应-E-E，1111对应对应+3E+3E，则所得波，则所得波形为形为4 4电平波形。电平波形。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论目的目的
13、:(1)(1)确定数字基带信号的带宽确定数字基带信号的带宽 (2)(2)确定序列中是否有位定时分量确定序列中是否有位定时分量f fs s=1/T=1/Ts s 假设假设g g1 1(t)(t)表示表示“0”0”码，码，g g2 2(t)(t)表示表示“1”1”码。码。假设序列中假设序列中任一码元时间任一码元时间T T内内g g1 1(t)(t)和和g g2 2(t)(t)出现的概率分别为出现的概率分别为P P和和1-P1-P，且，且出现是统计独立的，则随机序列出现是统计独立的，则随机序列s(t)s(t)可表示成可表示成 其中其中 ()()nns tst出现以概率），（出现以概率)1(),()(
14、21PnTtgPnTtgtsSSnEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 随机脉冲序列示意波形EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 我们可以把我们可以把s(t)s(t)分解成分解成稳态波稳态波v(t)v(t)和和交变波交变波u(t)u(t)。稳态波是。稳态波是随机序列随机序列s(t)s(t)的统计平均分量，交变波是的统计平均分量，交变波是s(t)s(t)与与v(t)v(t)之差。之差。v(t)v(t)和和u(t)u(t)可分别表示成：可分别表示成：其中第其中第n n个码元为个码元为 )()()(tvtst
15、unnn12()()(1)()()ssnnnv tPg tnTP g tnTv t()()()u ts tv tEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 于是于是 或写成或写成 其中其中 )1(,1PPPPan以概率以概率12()()()nnssu ta g tnTg tnT()()nnu tu tEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 1.v(t)的功率谱密度的功率谱密度 由于由于v(t)是以是以Ts为周期的周期信号，故为周期的周期信号，故可以展成可以展成傅氏级数傅氏级数 式中式中 ()vP fnssnTt
16、gPnTtPgtv)()1()()(21222)(1ssSTTtfmjsmdtetvTC2()Sjm f tmmv tC eEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论)()1()()(21tgPtPgtv)()1()(21tgPtPg2121()(1)()Sjm f tmsCPg tP g t edtT由于在由于在(-Ts/2,Ts/2)(-Ts/2,Ts/2)范围内范围内(相当相当n=0),n=0),所以所以又由于又由于 只存在（只存在（-Ts/2,Ts/2-Ts/2,Ts/2）范围内，所以）范围内，所以上式的积分限可以改为从上式的积分限可以改为从-到
17、到 22122121()(1)()()(1)()sSsTjm f tTmssssCPg tP g t edtTfPG mfP G mfEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论式中式中再跟据周期信号功率谱密度与傅氏系数再跟据周期信号功率谱密度与傅氏系数C Cm m的关系的关系 ，有，有 211222()()()()ssjmf tsjmf tsG mfg t edtG mfg t edt2212()()()(1)()()vmsmSSSsmP fCfmffPG mfP G mffmfEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲
18、 绪论 2 2 u(t)u(t)的功率谱密度的功率谱密度 u(t)u(t)是功率型的随机脉冲序列，有是功率型的随机脉冲序列，有 其中其中 是是u(t)u(t)的截短函数的截短函数 的频谱函数。的频谱函数。现在先求出现在先求出频谱函数频谱函数 ,即即 则则 ()uPf2()()lim(21)TuNsE UfPfNT)(fUT)(tuT)(fUT2()()jftTTUfut edt12()()()()NNTnnssnNnNutu ta g tnTg tnTEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论于是于是 其其统计平均统计平均为为 )()()(2fUfUfU
19、TTT)()()()(2121)(2fGfGfGfGeaaNNmNNnTmnfjnmS22()1212()()()()()()SNNjf n m TTmnmN nNE UfE a a eGfGfGfGf EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论当当m=n时，时，当当mn时，时，)1(,)1(222PPPPaaannm以概率，以概率）（），以概率（）以概率（，以概率，）（PPPPPPPPaanm121112222222111nE aPPPPPP（）（）（）2222(1)(1)2(1)(1)0mnE a aPPPPPP PPEDITED BY REN GU
20、ANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 由上计算可知式统计平均值由上计算可知式统计平均值仅在仅在m=n时存在时存在，即，即 可求得可求得交变波的功率谱交变波的功率谱 交变波的功率谱是连续谱，它与交变波的功率谱是连续谱，它与g g1 1(t)(t)和和g g2 2(t)(t)的频谱以及的频谱以及出现概率出现概率P P有关。有关。根据连续谱可确定随机序列的带宽根据连续谱可确定随机序列的带宽。212212(21)(1)()()()lim(21)(1)()()uNsSNPP GfGfP fNTf PP GfGf22122122)()()1()12()()()(fGfGPPNfGfGaEfU
21、ENNnnTEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 3.s(t)=u(t)+v(t)3.s(t)=u(t)+v(t)的功率谱密度的功率谱密度 将将 与与 相加，可以得随机序列相加，可以得随机序列s(t)s(t)的的双边双边功率谱功率谱密度为密度为 )(fPu)(fPv212212()()()(1)()()()(1)()()SuvsssssmPfPfP ff PP GfGffPG mfP G mffmf()SPfEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论如果写成如果写成单边单边的，则的，则 随机脉冲序列的功率谱密
22、度可能包含连续谱随机脉冲序列的功率谱密度可能包含连续谱 和离和离 散谱散谱 。对于连续谱而言，由于代表数字信息的。对于连续谱而言，由于代表数字信息的g g1 1(t)(t)及及g g2 2(t)(t)不能完全相同，故不能完全相同，故G G1 1(f)(f)G G2 2(f),(f),因而因而 总是存在的；总是存在的；离散谱是否存在，取决于离散谱是否存在，取决于g g1 1(t)g(t)g2 2(t)(t)的波形及其出现的概率。的波形及其出现的概率。)(fPu)(fPv)(uP212221222121()(1)()()(0)(1)(0)()2()(1)()(),0sssSSSSmP ff PP
23、GfGffPGP GffPG mfP G mffmffEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论【例【例5-15-1】对于单极性波形：若设对于单极性波形：若设g g1 1(t)=0,g(t)=0,g2 2(t)=g(t),(t)=g(t),则随机则随机脉冲序列的双边功率谱密度为脉冲序列的双边功率谱密度为 等概（等概（P=1/2P=1/2）时，上式简化为）时，上式简化为 mSSSSSmffmfGffGffP)()(41)(41)(22222()(1)()(1)()()SSSSSmPff PP G ffP G mffmfEDITED BY REN GUANG
24、 LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论（1 1）若表示若表示“1”的波形的波形g2(t)=g(t)为不归零矩形脉冲，即为不归零矩形脉冲，即其频谱函数为其频谱函数为 )(sin)(SSSSSfTSaTfTfTTfG1,()20,STtg tt其它EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 的取值情况：的取值情况：，因此离散谱中有直流分量；因此离散谱中有直流分量；m m0时，时，离，离 散谱均为零，故无定时信号。散谱均为零，故无定时信号。这时，这时，变成变成 22sin11()()441()()44SsSSSssfTP ff TffTTSafTf0)(
25、)(nSaTmfGSS0)0()(,0SaTmfGmSS)(,SSmfGmff()sP fEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 随机序列的带宽取决于连续谱随机序列的带宽取决于连续谱,实际由单个码元的频谱实际由单个码元的频谱函数函数G(f)G(f)决定，该频谱的第一个零点在决定，该频谱的第一个零点在f=fsf=fs，因此单极性，因此单极性不归零信号的带宽为不归零信号的带宽为Bs=fsBs=fs，如图，如图5-55-5所示所示。二进制基带信号的功率谱密度EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 （2 2）若表示
26、若表示“1”1”码波形码波形g g2 2(t)=g(t)(t)=g(t)为占空归零矩形脉冲为占空归零矩形脉冲，即脉冲宽度即脉冲宽度 时，其频谱函数为时，其频谱函数为 的取值情况：的取值情况：，离散谱中有直流分量；离散谱中有直流分量；m m为奇数时为奇数时,此时此时有离散谱有离散谱,其中其中m=1m=1时时,，因此有定时信，因此有定时信号；号；m m为偶数时，为偶数时，因此无离散谱。，因此无离散谱。2/ST)2(2)(SSfTSaTfG0)0()(,0SaTmfGmSS)(,SSmfGmff 0)2(2)(mSaTmfGSS0)2(2)(SaTmfGSS0)2(2)(mSaTmfGSSEDITE
27、D BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 这时，这时，变成变成 单极性半占空归零信号的带宽为单极性半占空归零信号的带宽为B Bs s=2f=2fs s。221()()()()162162SSSSmTfTmPfSaSafmf()sP fEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论【例【例5-25-2】对于对于双极性双极性波形：若设波形：若设 g g1 1(t)=-g(t)=-g2 2(t)(t)，则，则 等概（等概（P=1/2P=1/2）时，上式变为）时，上式变为 若若g(t)g(t)为高为为高为1 1，脉宽等于码元周期的矩形
28、脉冲，那么上式可，脉宽等于码元周期的矩形脉冲，那么上式可写成写成 2)()(fGffPSS)()(2SSSfTSaTfP22()4(1)()(21)()()SSSSSmPff PP G ffPG mffmfEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 （1 1）随机序列的带宽依赖单个码元波形的频谱函数随机序列的带宽依赖单个码元波形的频谱函数G G1 1(f)(f)或或G G2 2(f)(f)，两者中应取较大带宽的作为序列带宽。，两者中应取较大带宽的作为序列带宽。时间波形的时间波形的占空比越小，频带越宽占空比越小，频带越宽。以谱的第一个零点作为矩形脉冲的近。
29、以谱的第一个零点作为矩形脉冲的近似带宽，它等于脉宽似带宽，它等于脉宽 的倒数，即的倒数，即 。不归零脉冲的。不归零脉冲的 ,则则 ；半占空归零脉冲的；半占空归零脉冲的 ，则，则 。其中。其中 ，是位定时信号频率，在数，是位定时信号频率，在数值上与码速率值上与码速率R RB B相等。相等。/1SBSTSSfB 2/STSSfB2/1SSTf/1EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 （2 2）单极性基带信号是否存在离散线谱取决于矩形脉冲的单极性基带信号是否存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。单极性占空比，单极性归
30、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。换。0 0、1 1等概的双极性信号没有离散谱，也就是说无直流分量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。和定时分量。综上综上分析，研究随机脉冲序列的功率谱是十分有意义：分析，研究随机脉冲序列的功率谱是十分有意义：（1）我们可以根据它的连续谱来确定序列的带宽，）我们可以根据它的连续谱来确定序列的带宽，（2）我们明确能否从脉冲序列中直接提取定时分量，以及采）我们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
31、列中获得所需的离散分量。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。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 实际的基带传输系统中，实际的基带传输系统中，并不是并不是所有代码的电波形都能在所有代码的电波形都能在信道中传输。如含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带信道中传输。如含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带波形不宜在低频传输特性差的信道中传输。又如，当消息代码波形不宜在低频传输特性差的信道中传输。又如，当消息代码中有长串的连中有长串的连“1”1”或连或连“0”0”时，非归零波形呈现出连续的固时，非归零波形呈现出连续的固定电平，因而无法
32、获取定时信息。单极性归零码在传送连定电平，因而无法获取定时信息。单极性归零码在传送连“0”0”时，存在同样的问题。时，存在同样的问题。对传输用的基带信号主要有两个方面的要求：对传输用的基带信号主要有两个方面的要求：（1 1）原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；（2 2）电波形应适合于基带系统的传输。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。前者属于传输码型的选择，后者是基带脉冲的选择。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 传输码传输码(或或称线路码称线路码)的结构将取决于
33、实际信道特性和系统的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。通常，传输码的结构应具有以下工作的条件。通常，传输码的结构应具有以下主要特性主要特性：a.a.无直流分量，低频分量小；无直流分量，低频分量小；b.b.定时分量定时分量f fs s，易于提取；，易于提取；c.c.高频分量小；高频分量小；d.d.不受信源统计的约束；不受信源统计的约束；e.e.自检、编码、译码简单。自检、编码、译码简单。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论这里准备介绍目前常见的几种传输码型：这里准备介绍目前常见的几种传输码型：1 1AMIAMI码码 AMIAMI码码是传号交替
34、反转码。是传号交替反转码。编码规则编码规则：将二进制消息代码：将二进制消息代码“1”(1”(传号传号)交替地变换为传输码的交替地变换为传输码的“+1”+1”和和“-1”-1”，而，而“0”(0”(空号空号)保持不变。保持不变。消息代码：消息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 11 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 AMIAMI码：码：+1 0 0-1+1 0 0 0 0 0 0 0 1+1 0 0 1+1+1 0 0-1+1 0 0 0 0 0 0 0 1+1 0 0 1+1 AMI AMI码对应的基带信号是正负极性交替的
35、脉冲序列，而码对应的基带信号是正负极性交替的脉冲序列，而0 0电电位持不变的规律。位持不变的规律。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 AMI AMI码的码的优点优点：(a)(a)频谱中不含直流分量；频谱中不含直流分量；(b)(b)高、低频成分少；高、低频成分少；(c)(c)编译码电路简单，有检错功能。编译码电路简单，有检错功能。AMIAMI码的码的缺点缺点:(a)(a)原信码出现连原信码出现连“0”0”串时，电平长时间不跳变；串时，电平长时间不跳变；(b)(b)出现三电平。出现三电平。AMIAMI码是码是CCITTCCITT建议采用的传统码性之一
36、。建议采用的传统码性之一。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 AMI码和HDB3码的功率谱EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 2.HDB2.HDB3 3码码 HDB3HDB3码码的全称是的全称是3 3阶高密度双极性码，阶高密度双极性码，目的是为了保持，目的是为了保持AMIAMI码的优点而克服其缺点，使连码的优点而克服其缺点，使连“0”0”个数不超过个数不超过3 3个。个。编码编码规则规则：（1 1）连连“0”0”个数不超过个数不超过3 3，按，按AMIAMI码的规则编；码的规则编；（2 2）连连“0
37、”0”个数超过个数超过3 3，将第，将第4 4个个“0”0”改为非改为非“0”0”脉冲，脉冲，记为记为+V+V或或-V-V，称，称破坏脉冲破坏脉冲。相邻。相邻V V码的极性必须交替出现，确码的极性必须交替出现，确保编好的码中无直流；保编好的码中无直流；（3 3）V V码的极性应与前一个非码的极性应与前一个非“0”0”脉冲的极性相同，否则，脉冲的极性相同，否则，将四连将四连00000000更改为更改为B000B000,B,B、V V极性与前一个非零码元相反；极性与前一个非零码元相反；（4 4）破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。EDITED BY REN GUAN
38、G LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 例如：例如：代码：代码：1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 11000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1 AMIAMI码：码：-1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1-1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3HDB3码：码：-1000 1000-v +1000 +v v +1000 +v -1 +1 -B00 1 +1 -B00 -v +1 v +1 -1 1 v v脉冲和脉冲和B B脉冲与脉冲与1 1脉冲波形相同，用脉冲波形相同，用v v或或B B的目的是的
39、目的是为了示意是将原信码的为了示意是将原信码的“0”0”变换成变换成“1”1”码。码。虽然编码规则比较复杂，但译码却比较简单。每一个虽然编码规则比较复杂，但译码却比较简单。每一个I I破破坏符号坏符号v v总是与前一非总是与前一非0 0符号同极性。符号同极性。HDBHDB3 3码保持了码保持了AMIAMI码的优点外，还将连码的优点外，还将连“0”0”码限制在码限制在3 3个个以内，有利于位定时信号的提取。以内，有利于位定时信号的提取。HDBHDB3 3码是应用最广泛的码码是应用最广泛的码型，型，A A律律PCMPCM四次群以下的接口码型均为四次群以下的接口码型均为HDBHDB3 3码码。EDI
40、TED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 3 3PSTPST码码 PSTPST码码是成对选择三进码。是成对选择三进码。编码过程编码过程：先将二进制代码两：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两分组，然后再把每一码组编码成两个三进制数字(+(+、-、0)0)。因为两位三进制数字共有。因为两位三进制数字共有9 9种状态，故可灵活地选择其中种状态，故可灵活地选择其中的的4 4种状态。为防止种状态。为防止PSTPST码的直流漂移，当在一个码组中仅发送码的直流漂移，当在一个码组中仅发送单个脉冲时单个脉冲时，两个模式应交替变换。两个模式应交替变换
41、。代码：代码：0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 00 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 PST PST 码（码（+模式）：模式）：0+-+-0+0+-+0+-+-0+0+-+-模式：模式：0-+-+0-0+-+0-+-+0-0+-+EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论AMIAMI码、码、HDB3HDB3码、码、PSTPST码称为码称为三进制码三进制码（1B/1T1B/1T码码）。）。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 4 4数字双相码数字双相码(1B/2B(1B/2
42、B码码)数字双相码又称曼彻斯特（数字双相码又称曼彻斯特（ManchesterManchester）码。它是用一个）码。它是用一个周期的正负对称方波表示周期的正负对称方波表示“0”0”，而用其反相波形表示，而用其反相波形表示“1”1”。编码规则编码规则：“0”0”码用码用“01”01”两位码表示，两位码表示，“1”1”码用码用“10”10”两位码表示。两位码表示。代码：代码：1 1 0 0 1 0 11 1 0 0 1 0 1 双相码：双相码：10 10 01 01 10 01 1010 10 01 01 10 01 10 特点特点：只有极性相反的两个电平。因为双相码在每个码：只有极性相反的两个
43、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。单。但但带宽比原信码大带宽比原信码大1 1倍。倍。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 双向码的波形EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 5 5MillerMiller码码(1B/2B(1B/2B码码)密勒密勒(MillerMiller)码又称延迟调制码，它是双相
44、码的一种变形码又称延迟调制码，它是双相码的一种变形。编码规则编码规则：“1”1”码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即用用“10”10”或或“01”01”表示。表示。“0”0”码有两种情况：单个码有两种情况：单个“0”0”时，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，连变，连“0”0”时，在两个时，在两个“0”0”码的边界处出现电平跃变，即码的边界处出现电平跃变，即00”00”与与“11”11”交替。交替。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论
45、 6 6CMICMI码码(1B/2B(1B/2B码码)CMICMI码码是传号反转码的简称，它也是一种双极性二电平码，是传号反转码的简称，它也是一种双极性二电平码，编码规则编码规则：“1”1”码交替用码交替用“1 1”1 1”和和“0 0”0 0”两位码表示；两位码表示；“0”0”码固定地用码固定地用“01”01”表示。表示。EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 双向码、密勒码、CMI码波形的比较 (a)双向码 (b)密勒码 (c)CMI码EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 7 7nBmBnBmB码码
46、nBmBnBmB码码是把原信息码流的是把原信息码流的n n位二进制码作为一组，编成位二进制码作为一组，编成m m位位二进制码的新码组。由于二进制码的新码组。由于mnmn，新码组可能有，新码组可能有2 2 种组合，故多种组合，故多出出(2 2)(2 2)种组合。从中选择一部分有利码组作为可用码组，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。光纤数字传输系统中，通常选择其余为禁用码组。光纤数字传输系统中，通常选择m mn+1n+1。8 84B4B3T3T码型码型 在某些高速远程传输系统中，在某些高速远程传输系统中，1B1B1T1T码的传输效率偏低。码的传输效率偏低。4B4B3T3T
47、码型是码型是1B1B1T1T码型的改进型，它把码型的改进型，它把4 4个二进制码变换成个二进制码变换成3 3个三元码。显然，在相同的码速率下，个三元码。显然，在相同的码速率下，4B4B3T3T码的信息容量大码的信息容量大于于1B1B1T1T，因而可提高频带利用率。，因而可提高频带利用率。4B4B3T3T码适用于较高速率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。的数据传输系统，如高次群同轴电缆传输系统。mmnEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 在在5.15.1节中定性介绍了基带传输系统的工作原理，初步节中定性介绍了基带传输系统的工作
48、原理，初步了解码间串扰和噪声是引起误码的因素。本节将定量分析了解码间串扰和噪声是引起误码的因素。本节将定量分析基带脉冲传输过程基带脉冲传输过程，分析模型如下图所示。，分析模型如下图所示。基带传输系统模型 EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 图中，图中，a an n 为发送滤波器的输入符号序列，在二进制的情为发送滤波器的输入符号序列，在二进制的情况下，况下，a an n取值为取值为0 0、1 1或或-1-1、+1+1。假设。假设 a an n 对应的基带信号对应的基带信号d(t)d(t)是间隔为是间隔为T Ts s，强度由，强度由a an n决定的
49、单位冲击序列，即决定的单位冲击序列，即 此信号激励发送滤波器时，发送滤波器的输出信号为此信号激励发送滤波器时，发送滤波器的输出信号为 “*”是卷积符号；是卷积符号；g gT T(t)(t)是单个是单个作用下形成的发送基本波形。作用下形成的发送基本波形。()()nsnd tatnT()()()()TnTsns td tg ta g tnTEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论若发送滤波器的传输特性为若发送滤波器的传输特性为G GT T()，则，则g gT T(t)(t)由下式确定由下式确定 若再设信道的传输特性为若再设信道的传输特性为C()，接收滤波器
50、的传输特性为，接收滤波器的传输特性为 G GR R()，则基带传输系统的，则基带传输系统的总传输特性总传输特性为为 deGtgtjTT)(21)()()()()TRHGCGEDITED BY REN GUANG LIANG通信原理 2004年第一讲 绪论 其单位冲击响应为其单位冲击响应为 接收滤波器输出信号接收滤波器输出信号y(t)y(t)可表示为可表示为 式中式中nR(t)是加性噪声是加性噪声n(t)经过接收滤波器后输出的噪声。经过接收滤波器后输出的噪声。1()()2j th tHed()()()()()()RnSRny td th tnta h tnTntEDITED BY REN GUA
