通信技術基礎-第五章-數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng).ppt

1、通信技術基礎，主編：吳寶明王俊明，周深：好奇門，新世紀高職專業(yè)通信類課程規(guī)劃教材國家級精品教材，大連市理工大學出版社，5數(shù)字基帶信號傳輸，基本要求：了解數(shù)字基帶信號的商用波形和各自的特點；了解數(shù)字基帶信號的頻譜允許對數(shù)字基帶信號進行AMI、HDB3編碼。5.1數(shù)字基帶信號，數(shù)字信息可以用稱為代碼的數(shù)字代碼表示。ASCII代碼等。在發(fā)送數(shù)字信息時，該信號必須作為信息的載體。最常見的例子是在一段時間內(nèi)用高平表示代碼0(或1)，用相等時間長度的高平表示代碼1(或0)。用于表示每個代碼的數(shù)字信號單元格稱為代碼圓(Symbol)。代碼元持續(xù)的時間稱為代碼元長度。未調(diào)制的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號。數(shù)字基帶

2、信號是數(shù)字消息序列的傳記信號表示，主要特征是用不同的前衛(wèi)或脈沖表示相應的數(shù)字消息，并且功率譜集中在0頻率附近。其來源主要是電腦數(shù)據(jù)，來自各種數(shù)字設備的信號，通過A/D轉換模擬信號的信號。、101100010、t、t、牙齒信號在一碼時間內(nèi)以電壓(電流)或無電壓(電流)顯示，傳記脈沖之間沒有間隙，極性單一。雙極非零波形，二進制代碼源1，0牙齒分別表示正、負水平對應的波形。單極零(RZ)波形，單極零波形也稱為空碼，傳記脈沖的寬度小于碼元長度，每個傳記脈沖在一個碼元內(nèi)總是必須返回0級。一碼內(nèi)高平寬與零平寬的比率稱為占空比。雙極零波形，雙極波形零形式。如圖所示，在牙齒點，每個碼圓都有0級間距。即使是連續(xù)

3、的1或0，也可以很容易地區(qū)分每個代碼元素的開始和結束時間，因此，接收器在接收這些波形的信號時，可以很容易地獲取代碼元素同步信息。差分波形、差分波形是反映相鄰信號編號元素相對極性變化中代碼0和1的波形。例如，相鄰代碼元素的極性變化表示代碼1，極性不變，表示代碼0。這種波形在形式上與單極或雙極波形相同，但它表示的代碼與代碼源本身的極性無關，只與相鄰代碼源的極性變化有關。差分波形也稱為相對代碼波形，相應地，前面的波形稱為絕對代碼波形。曼徹斯特波形，每個碼元分為高平和低平兩部分，前半部分表示碼元的值，后半部分是前半部分的碼。例如，畫的一碼，前半部是高平，后半部是低平，0碼相反。從牙齒波形可以看出，無論

4、信號是如何分布的，高低級別的持續(xù)時間都不會超過最大1碼的長度，因此適合從牙齒信號中提取代碼元素同步信號。牙齒代碼經(jīng)常被用作數(shù)字信令代碼。數(shù)字基帶信號的頻譜，在實際通信中發(fā)送的信息，因為接收者事先不知道，所以數(shù)字基帶信號是隨機脈沖序列。隨機信號不能在沒有確定的時間函數(shù)(即確定的頻譜函數(shù))的情況下表達，因此可以從統(tǒng)計數(shù)學角度用功率譜描述頻域特性。二元隨機脈沖序列的功率譜一般由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)頻譜總是存在的，通過頻譜上連續(xù)頻譜的分布可以看到信號功率在頻率上分布，從而確定傳輸數(shù)字信號帶寬。離散譜不一定存在，它與脈沖波形及發(fā)生概率有關。離散譜的存在與能否直接從脈沖序列中提取位定時信號有關，

5、因此離散譜的存在具有重要意義。如果二進制隨機脈沖序列的功率譜沒有離散譜，為了便于提取位定時信號，必須轉換基帶信號的波形(碼型)，以便在功率譜上出現(xiàn)離散部分。5.2數(shù)字基帶信號的線路碼型，代碼型：數(shù)字基帶信號可以以各種形式的傳記脈沖出現(xiàn)，傳記脈沖的存在形式稱為代碼型。代碼型編碼：通常將數(shù)字信號傳記脈沖表示過程稱為代碼型編碼或代碼型轉換，將代碼型返回到原始數(shù)字信號模式的過程稱為代碼型轉換。線路傳輸代碼型：在有線信道上傳輸?shù)臄?shù)字基帶信號也稱為線路傳輸代碼型，通常以源編碼輸出的數(shù)字信號大部分是自然編碼傳記脈沖序列(高電平是1，低電平是0，或者相反)，牙齒信號不適合在信道上直接傳輸。因為：(1)牙齒數(shù)字

6、基帶信號包含直流分量或低頻分量。然后，對于某些具有電容耦合電路或傳輸帶低端限制信道(廣義信道)牙齒的設備，信號可能無法傳送。(2)自然編碼后，可以連接“0”或“1”數(shù)據(jù)。此時，數(shù)字信號產(chǎn)生了長時間不變的低電平或高電平，在確定接收方牙齒各碼的位置(計時信息)方面存在困難。也就是說，接收方無法從接收的數(shù)字信號中獲取定時(位置)信息。(3)對于接收方，不能從接收到的這種基帶信號判斷是否包含錯誤的代碼。在設計或選擇適合指定信道傳輸特性的代碼類型時，應遵循使接收系統(tǒng)獲得位同步信息的原則。相應的基帶信號沒有直流成分和極小的低頻成分。源代碼的統(tǒng)計屬性更改不會影響系統(tǒng)傳輸。編碼將渡邊杏降低系統(tǒng)的信息傳輸速度。

7、AMI代碼、路徑替換反轉代碼經(jīng)常被記錄為AMI代碼。在AMI代碼中，二進制代碼0以0級別表示，二進制代碼1交替使用1和-1。AMI代碼中的正負級別脈沖數(shù)大致相同，因此沒有直流分量，低頻分量很小。通過電波整流將基帶信號轉換為單極零，可以提取位定時信號。通過交替反轉規(guī)則，接收端可以檢測到錯誤更正。例如，發(fā)現(xiàn)時，如果存在不符合牙齒規(guī)則的脈沖，則表示傳輸過程中發(fā)生了錯誤。AMI代碼是當前最常用的傳輸代碼類型之一。缺點：如果有多個0牙齒，提取定時信號會有困難。性能與源統(tǒng)計特性相關。也就是說，電力頻譜的外觀取決于信息的“1”發(fā)生概率。HDB3碼，HDB3代碼的全稱是第三級高密度雙極代碼。編碼原則：如果代碼

8、不包含4個以上的0牙齒，則根據(jù)AMI代碼的編碼規(guī)則對代碼進行編碼。如果信中出現(xiàn)4個以上的聯(lián)英0牙齒，則認為4個牙齒聯(lián)英0是一個聯(lián)英0，第4個0變成非0牙齒符號(相當于1碼)，稱為V碼。如果在V代碼之后出現(xiàn)4個或更多的軟零牙齒，則更改為第4個0度V代碼。所有V代碼的極性必須與以前非零牙齒符號的極性相同。如果在編碼過程中兩個相鄰V代碼的極性可以相同，則在具有第二個V代碼的連接0段中，將第一個0代碼更改為非0牙齒符號。極性與先前非0牙齒符號的極性相反。編碼示例：HDB3代碼的編碼規(guī)則很復雜，但解碼非常簡單。如果兩個相鄰的非零牙齒符號具有相同的極性，則以下代碼必須是V代碼，可以翻譯為0。v代碼前面必須

9、有三個0代碼，其中可能存在的B代碼可以轉換為0。剩下的非零牙齒符號只要正負平面都翻譯成1碼，就能完成HDB3碼的解碼。HDB3代碼的特征很明顯。除了保持AMI代碼的優(yōu)點外，它的優(yōu)點是，無論信息源的統(tǒng)計特征如何，最多可以減少3碼。這對提取動機信號很有利。，mBnB代碼、HDB3代碼雖然有很多優(yōu)點，但實際上是三電平代碼，對信號接收有很大的不便，但是在光通信中，由于光只適合表示兩種茄子狀態(tài)，因此有時可以使用mBnB代碼。MBnB代碼也稱為組碼。它是將輸入代碼流中的每個M位代碼分成一組，然后轉換為N位和nm。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇，輸入代碼流)這樣轉換的代碼流是重復的。除了傳遞原始信息外，

10、還可以傳輸與錯誤監(jiān)控等相關的信息，并改善定時信號提取和直流分量波動問題。m，n牙齒越大，編解碼器和解碼器也越復雜。在光纖通信中，5B6B碼被認為是編碼復雜性和位冗余之間最合理的折衷，常用于國內(nèi)外的三、四次光通信系統(tǒng)。編碼時，6B行代碼組中的20個相同代碼組與20個5B輸入代碼組一一對應。15個正不等碼組和15個負不等碼組分別刪除15對代碼組(稱為正模式和負模式)，其中3對代碼組(00011和111100、110000和00111、000111、111000)，刪除其馀12對和5B輸入代碼組中的12個牙齒12對代碼組交替使用正模式和負模式交替使用，線路代碼中0和1的數(shù)量相同，沒有直流起伏，可以減

11、少判決中的漂移數(shù)量。(David assell，Northern Exposure(美國電視電視劇)，Northern Exposure這樣做，將顯示32個5B信號號碼組，作為32個(對)6B線路代碼組。5.3數(shù)字信號基帶傳輸、串行傳輸和并行傳輸、并行傳輸速度快，適合近距離傳輸。串行傳輸是遠距離通信的唯一選項，可以有效地節(jié)省通道。數(shù)字基帶(串行)傳輸系統(tǒng)、基帶信號傳輸原理、代碼間串擾和眼狀、窄脈沖信號通過窄波段傳輸系統(tǒng)(或電路)時信號波形會展寬度大，對相鄰波形造成干擾。在數(shù)字通信中，這種干擾稱為代碼間串擾。與碼間串擾的大小和脈沖形狀以及傳輸系統(tǒng)的傳輸特性有關，一般來說，脈沖越小，碼間串擾越大。

12、傳輸帶寬越大，代碼之間的串擾就越小。理論上，在滿足一定條件時，可以消除代碼間的串擾。，脈沖擴展，牙齒傳輸速率通常為3360尼奎斯特速度根據(jù)牙齒條件，帶寬為3kHz的傳輸系統(tǒng)的最大代碼元速率為600kBaud。在GSM移動通信系統(tǒng)中，每個通道的帶寬為25kHz，信號的波特率(二進制波特率)將要測試的基帶信號添加到示波器輸入，并將位定時信號用作掃描同步信號。這樣，示波器到基帶信號的掃描周期與碼元周期嚴格同步，每個碼元的波形重疊。在二進制數(shù)字信號的情況下，牙齒圖形與人眼相似，因此被稱為“”。，IMAP模型，判定均衡：圖形的水平中心線是信號的均線。大部分情況下，牙齒平準為平準，高于中央線為高平，低于中

13、央線為低平的最佳判決。圖形的垂直中心線是最好的判決時刻。因為此時信號高平最高，低平最低，其他時間高平接近。噪音容差：這意味著除非噪音寬度超過牙齒高度，否則在判決時不會將高平判斷為低平，也不會將低平判斷為高平。(威廉莎士比亞，Northern Exposure(美國電視電視劇)，噪音敏感度：眼睛的傾斜，接收信號時的時鐘誤差會使實際判決時間偏離最佳判決點；傾斜越大，對時間的誤差就越敏感。換句話說，對時鐘精度的要求很高。零點畸變：在代碼之間沒有串線的情況下，信號超過0的時間(與判決判決相交的點)和最佳判決點有固定的時差，如果代碼之間有串線，牙齒時間前后變化。(David aser，Northern

14、Exposure(美國電視電視劇)，Northern Exposure同時接收時，從接收器中提取的時鐘拓撲往往與零交叉時間有關，因此，牙齒時間前后變化時，時鐘信號中的相位抖動發(fā)生了判決脈沖的前后抖動，錯誤代碼增加。)。采樣信號畸變：在判決中反映信號的一個級別(高或低)的大小更改范圍。代碼檢測，系統(tǒng)測試測試代碼通常為醫(yī)生噪聲代碼(相似代碼PN)，5 .4使用同步技術。如上所述，數(shù)據(jù)發(fā)送到接收點后波形發(fā)生了變化。接收端必須對接收定時脈沖的每個代碼元素進行采樣決定。顯然，接收方的采樣脈沖頻率必須與發(fā)送方的時鐘頻率、代碼元素速度相同，相位必須適當，以便在最佳判決時刻做出判決。(David aser，N

15、orthern Exposure(美國電視電視劇，女性)接收端通?？梢酝ㄟ^三種茄子方法獲得碼源計時脈沖。一名主時鐘為收發(fā)雙方提供碼元定時脈沖。這稱為主時鐘方法，如圖2-23所示。接收方從發(fā)送方獲取代碼元定時脈沖，如圖2-24所示。接收端自行生成代碼元素定時脈沖。前兩種茄子方法接收器與發(fā)送者的代碼元定時脈沖同步，其數(shù)據(jù)傳輸稱為同步傳輸。后一種方法是接收方和發(fā)送方?jīng)]有徐璐相關的兩個時鐘電路，即無法同步，因此相應的數(shù)據(jù)傳輸稱為異步傳輸(Asynchronous Transmission)。在同步傳輸同步傳輸模式下，通信雙方需要公共時鐘。在主時鐘方法中，接收方從單獨的時鐘信道中獲取代碼元定時脈沖。在引

16、導時鐘方法中，可以在接收端和發(fā)送端之間將代碼元定時脈沖傳輸?shù)綄Ｓ眯诺?，或從接收端直接接收的信號中提取代碼元定時脈沖。這稱為自我同步。自同步方法要求發(fā)送方數(shù)據(jù)流中存在同步信息，并允許接收方的同步系統(tǒng)(通常為PLL)接收和提取，以便接收方生成與發(fā)送方相同的時鐘信號。對于自我同步，數(shù)據(jù)流中必須攜帶同步信息。特別要注意當信號連續(xù)發(fā)生“1”或“0”牙齒時，同步信息丟失的問題。雙極RZ波形、曼徹斯特波形和HDB3代碼是適合自同步的波形或代碼類型。動機傳輸模式由于傳輸效率高，可靠性好，廣泛應用于業(yè)務量大的通信系統(tǒng)。異步發(fā)送，異步傳輸模式下，接收方不需要從接收的數(shù)據(jù)中提取代碼元同步信息，但需要知道組碼的開始時間和結束時間。異步傳輸不需要同步檢測接收端接收到的代碼元素，但必須與發(fā)送端同步代碼組。典型的代碼組同步方法是開始和結束(同步)方法，將數(shù)據(jù)流分組為5或8碼，在每個組之前添加開始代碼，在行級別鎖定，在每個組之后添加2位結束代碼，在高級別鎖定，所有空閑時間也在高級別鎖定。當發(fā)送者不發(fā)送數(shù)據(jù)時，接收者繼續(xù)接收高電平，接收者以高速度對接收的信號進行采樣。一般采樣率是波特率的16倍。也就是說，在一碼長的時間內(nèi)，接收器必須檢測信號16次。如果檢測到低電平，則認為發(fā)射器可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)集，并從牙齒時間開始計算。連續(xù)16次檢測(相當于1碼長度)均以低電平確定開始位，然后從第8個采樣點(類似于