基本碼型課件講解

通信原理課程負(fù)責(zé)人：殷玲Telmail:258475723@項目6數(shù)字信號的基帶傳輸項目描述數(shù)字處理的靈活性使得數(shù)字傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)字信息既可以是來自計算機、電傳機等數(shù)據(jù)終端的各種數(shù)字信號，也可以是來自模擬信號經(jīng)數(shù)字化處理后的脈沖編碼（PCM）信號等。這些數(shù)字信號所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始，稱為數(shù)字基帶信號。在某些具有低通特性的有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，基帶信號可以不經(jīng)過載波調(diào)制而直接進(jìn)行傳輸。例如，在計算機局域網(wǎng)中直接傳輸基帶脈沖，這類系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。而把包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)字帶通（或頻帶）傳輸系統(tǒng)。教學(xué)目標(biāo)了解數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)；掌握常見碼型的設(shè)計及抗噪聲性能。百學(xué)須先立志思政育人理解串?dāng)_，能看透環(huán)境對人的影響；養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，營造積極向上的學(xué)習(xí)環(huán)境。百學(xué)須先立志認(rèn)識碼型任務(wù)11.1數(shù)字基帶信號及功率譜1.數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號是表示數(shù)字信息的點波形，可以用不同的電平或脈沖來表示。數(shù)字基帶信號（簡稱基帶信號）的類型有很多，現(xiàn)以矩形脈沖為例，介紹幾種基本的基帶信號波形。（a）單極性碼特點：含直流和低頻分量應(yīng)用：設(shè)備內(nèi)部和數(shù)字調(diào)制器中。（b）雙極性碼優(yōu)點：無直流分量（等概）、抗擾能力較強。應(yīng)用：V.24、RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字調(diào)制器中?；敬a型（c）單歸零碼特點：可從中直接提取位定時信號，應(yīng)用：作為其他碼型提取同步時鐘時的一種過渡碼型。（d）雙歸零碼它兼有雙極性和歸零波形的特點歸零（RZ）：占空比<1；常用半占空波形（=50%）（e）差分碼特點：用相鄰碼元電平的跳變或不變來表示信息碼元，而與本碼元的電平無關(guān)。傳號差分：“1”變，“0”不變；空號差分：“0”變，“1”不變；優(yōu)點：可以消除設(shè)備初始狀態(tài)不確定性的影響，應(yīng)用：在相位調(diào)制系統(tǒng)中（參見項目7）可用于解決載波相位模糊問題。以上基本碼型一般用于設(shè)備內(nèi)部和近距離的傳輸，或用作過渡碼型。2.

數(shù)字基帶信號的功率譜研究目的：

觀察信號中的頻譜成分（如直流分量、定時分量）確定信號帶寬。分析方法：

根據(jù)維納-辛欽定理；利用計算機仿真等。分析結(jié)果：式中，

為碼元持續(xù)時間；

為某種脈沖波形；

為第n個碼元所對應(yīng)的電平值，例如，對于雙極性基帶信號，有由于是一個隨機量，所以數(shù)字基帶信號

通常是一個隨機的脈沖序列，其頻譜特性需要用功率譜來描述。數(shù)字基帶信號可表示為討論：（1）功率譜通常包含連續(xù)譜（第1項）和離散譜（第2項）。（2）連續(xù)譜始終存在，頻譜的形狀取決于、的頻譜。通常，根據(jù)連續(xù)譜可以確定信號的頻帶寬度。（3）離散譜是否存在，取決于和及其出現(xiàn)的概率。對于雙極性信，且P=1/2（等概）時，沒有離散譜。根據(jù)離散譜可以確定信號中是否含有直流分量和定時分量。對于二進(jìn)制的隨機脈沖序列s(t)，設(shè)：

“0”—，以概率P出現(xiàn)

“1”—，以概率（1-P）出現(xiàn)則s(t)的雙邊功率譜密度為

+

式中，；和分別為和的頻譜?！纠?-1】假設(shè)P=1/2（等概），求單、雙極性非歸零（NRZ）矩形脈沖序列和單、雙極性歸零（RZ）矩形脈沖序列的功率譜。討論：（1）信號帶寬主要取決于單個脈沖的頻譜。若以譜的第1個零點計算，NRZ（）基帶信號的帶寬為；RZ（）基帶信號的帶寬為。其中，是位定時信號的頻率，在數(shù)值上與碼元速率相等。（2）單極性RZ信號中有定時分量（即分量），可直接提取。（3）雙極性NRZ或RZ信號沒有離散譜（等概時），既沒有直流分量也沒有定時分量。1.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型

1.線路碼型碼型變換把信碼變換成適合在信道中傳輸?shù)拇a型（簡稱線路碼或傳輸碼）主要目的改變信號的功率譜形狀或成分，以適應(yīng)基帶傳輸?shù)囊筮x碼原則無直流分量，且低頻分量??；含有同步（定時）信息；功率譜主瓣窄，以節(jié)省傳輸頻帶；具有一定的宏觀檢錯能力；編譯碼簡單。滿足或部分滿足以上原則的線路碼有很多。2.

常用碼型幾種常用的線路碼

AMI碼、HDB3碼、雙相碼和CMI碼

nBmB碼、多電平碼AMI碼（傳號交替反轉(zhuǎn)碼）編碼規(guī)則：將信碼中的“1”交替編成“+1”和“?1”，而“0”保持不變。例如：信碼：

10000

10000110000000011…AMI碼：+10000?10000+1-100000000+1?1…可見，AMI碼的波形是三電平（正、負(fù)、零）的半占空歸零碼波形。優(yōu)點：無直，且高、低頻分量少；具有宏觀自檢能力；編譯碼電路簡單。應(yīng)用：AMI碼是北美電話系統(tǒng)中時分復(fù)用基群的線路接口碼型。缺點：當(dāng)信碼出現(xiàn)連“0”串時，不利于定時信息的提取。解決：擾碼；采用HDB3碼。HDB3碼（3階高密度雙極性碼）編碼規(guī)則：（結(jié)合例子表述）例如：

信碼：

100011000010000110000000011HDB3碼：-1000+1?1000V-+1000V+?1+1B-00V-B+00V+?l+1HDB3碼的波形也是三電平的半占空歸零碼波形，其功率譜如圖所示:特點：保留了AMI碼的優(yōu)點，且使連“0”個數(shù)不超過3個，有利于定時信息的提取。應(yīng)用：ITU建議HDB3碼作為A律PCM-TDM四次群以下的線路接口碼型。譯碼：譯碼的關(guān)鍵是尋找破壞脈沖（V碼）。若3連“0”的前后非零脈沖同極性：“000V”形式，譯為“0000”；若2連“0”的前后非零脈沖同極性：“B00V”形式，譯為“0000”。雙相碼又稱曼徹斯特（Manchester）碼、分相碼編碼規(guī)則：信息碼01雙相碼0110對應(yīng)波形

相位的一個

周期方波0相位的一個周期方波特點：雙極性非歸零碼，無直，含有豐富的定時信息，編碼簡單。缺點：占用的頻帶寬度加倍了。應(yīng)用：適用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備上近距離傳輸。CMI碼（傳號反轉(zhuǎn)碼）編碼規(guī)則：“1”——“11”和“00”交替；“0”——“01”。

特點：雙極性非歸零碼，無直；從它的下跳沿可直接提取位定時信號；不會出現(xiàn)3個以上的連碼，這個規(guī)律可用來宏觀檢錯。

應(yīng)用：PCM四次群采用的線路接口碼型；速率低于8.448Mitb/s的光纖傳輸系統(tǒng)中。波形和功率譜：nBmB碼雙相碼和CMI碼均可視為lB2B碼，它們都是將1位二進(jìn)制符號轉(zhuǎn)換成了2位二進(jìn)制碼元，因此傳輸速率增加一倍，所需信道帶寬加倍。nBmB碼可看成是lB2B碼的推廣，n個二進(jìn)制碼組

m個二進(jìn)制碼組。新碼組有2m種組合，故多出（2m?2n）種組合。選出可