数字信号的基带传输的基本概念与传输码型
主要涉及一些数字基带传输的基本概念和数字基带传输的简单码型。码型包括:单极性非归零码(NRZ)、双极性非归零码(NRZ)、单极性归零码、双极性非归零码(NRZ)、差分码的编码规则与其功率谱
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一、 数字基带信号的基本概念
数字基带信号的概念: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。
由码型还原为数字信息称为码型译码。
数字基带传输系统
- 不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统,常用于传输距离不太远的情况下。
数字调制(带通)传输系统
- 包括调制和解调过程的传输系统
研究数字基带传输系统的原因
- 近程数据通信系统中广泛采用,有迅速发展的趋势;
- 基带传输中包含带通传输的许多基本问题;
- 任何一个采用线性调制的带通传输系统,可以等效为一个基带传输系统来研究
二、 数字基带传输的码型
1.数字基带信号的码型设计原则
不同的码型具有不同的频域特性,合理地设计码型使之适合于给定信道的传输特性,需要考虑下列因素:
- ⑴ 对低频受限信道,码型应不含有直流,且低频成分小;
- ⑵ 在抗噪性能上,应不易产生误码扩散或增值;
- ⑶ 便于提取定时信息;
- ⑷ 尽量减少高频分量以节约频率资源减少串音;
- ⑸ 提高传输效率,并具有内在检错能力;
- ⑹ 编译码的设备力求简单。
2. 二元码
1. 单极性与双极性
单极性波形:
- 特点:电脉冲之间无间隔,极性单一,易于用TTL、CMOS电路产生;
- 缺点:有直流分量,要求传输线路具有直流传输能力,因而不适应有交流耦合的远距离传输,只适用于计算机内部或极近距离的传输
双极性波形:
- 当“1”和“0”等概率出现时无直流分量,有利于在信道中传输,
- 并且在接收端恢复信号的判决电平为零值,因而不受信道特性变化的影响,抗干扰能力也较强。
2. 简单二元码
1. 单极性非归零码(NRZ)
- 单极性:1—高电平;0—0电平,码元持续期间电平不变
- 非归零:NRZ (nor-return to zero)
- 有直流且有固定0电平,多用于终端设备或近距离传输(线路板内或线路板间);
例如:
2. 双极性非归零码(NRZ)
- 无直流
- 1—高电平+1;0—负电平-1
例如:
3. 单极性归零码
- 归零:RZ (return to zero)发送“1”码时高电平在码元期间内只持续一段时间(一般取占空比50%),多用于近距离波形变换;
- 有直流;
- 可直接提取位定时;
- 规则:1—高电平;0—0电平(与单极性非归零码相同),但是在一个定时信号中,存在归零现象,也就是比如二进制1—高点平1,但是存在归零,高电平不能占满整个一个的定时信号,而会存在50%占空比为0电平。
例如:
4. 双极性归零码
- 无直流
- 基本规则与双极性非归零码雷同,但是同在在一个定时信号中存在50%的零电平
5. 差分码
在差分码中,1和0分别用电平的跳变或不变来表示。通常吧1称为传号,把0称为空号。若用电平跳变表示0,则称为传号差分码。若用0表示电平跳变称为空号差分码。
- 传号差分码(电平跳变表示1):NRZ(M)
- 空号差分码(电平跳变表示0):NRZ(S)
3. 简单二元码的功率谱
矩形波的功率谱由连续谱和离散谱组成,归一化的连续谱如上图所示,其分布似花瓣状,在功率谱的第一个过零点之内的花瓣最大,称为主瓣,其余称为旁瓣。主瓣内集中了信号的绝大部分功率,所以主瓣的宽度可以作为信号的近似带宽,通常称为谱零点带宽。
简单二元码的问题
- 不能适应友交流耦合的传输信道
- 功率谱中含有丰富的低频信号,直流分量
- 多个连码时无定时信息
- 矩形脉冲的跳变沿有无穷多的频率分量
- 跳变沿有定时信息
- 固定电平,波形无跳变,无跳变沿
- 不具有检测错误的能力
- 相邻信号之间独立,无制约
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