現(xiàn)代通信原理第九章——數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸

數(shù)字基帶信號(hào):未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)所占據(jù)的頻帶是從零頻或低頻開(kāi)始,稱為數(shù)字基帶信號(hào)。

基帶傳輸和調(diào)制傳輸:基帶傳輸是指數(shù)字基帶信號(hào)的直接傳送;調(diào)制傳輸是指在無(wú)線信道光信道中必須把信號(hào)頻譜搬移到高頻處。

碼元:用時(shí)間間隔相同的符號(hào)來(lái)表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字,這樣的時(shí)間間隔內(nèi)的信號(hào)稱為(二進(jìn)制)碼元。根據(jù)幅度取值不同分為二元碼、三元碼和多元碼。


二元碼

單極性非歸零碼:用高低電平表示1、0

雙極性非歸零碼:用正負(fù)電平表示1、0

單極性歸零碼:發(fā)1時(shí)高電平持續(xù)一段時(shí)間歸零

上述三種缺點(diǎn):功率譜有很多低頻甚至直流分量;無(wú)法提取定時(shí)信息(因?yàn)椴惶儯?;不具備檢測(cè)錯(cuò)誤的能力。

差分碼:用電平跳變/不跳變表示1、0;跳變?yōu)?/0分別為傳/空號(hào)差分碼

曼徹斯特碼(數(shù)字雙相碼):用一個(gè)周期的方波表示1,用它的反相波形表示0

傳號(hào)翻轉(zhuǎn)碼(CMI):交替地用一個(gè)確定相位的周期方波表示1.CMI的跳變很多,便于恢復(fù)定時(shí)信號(hào);而且具有檢測(cè)錯(cuò)誤的能力。

曼徹斯特碼和CMI中,原始的二元信息用一組兩位的二元碼表示,稱為1B2B碼型。

密勒碼:1用碼元周期中點(diǎn)處出現(xiàn)跳變來(lái)表示;出現(xiàn)單個(gè)0時(shí),碼元周期內(nèi)不出現(xiàn)跳變;出現(xiàn)連0時(shí),在前一個(gè)0結(jié)束后一個(gè)0開(kāi)始時(shí)跳變。因此,當(dāng)出現(xiàn)“101”時(shí)會(huì)出現(xiàn)最大寬度(兩個(gè)碼元周期)。密勒碼是曼徹斯特碼的差分形式,頻帶寬度是其一半。

5B6B碼:每5位二元信息被編碼為一個(gè)6位二元碼組。


三元碼

傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼(AMI:Alternate Mark Inversion ):用三元的0表示0;用“1”和“-1”的交替表示1.脈沖寬度是碼元周期的一半。

AMI之所以有檢錯(cuò)能力是因?yàn)樗腥哂嗟男畔⒘?。事?shí)上,任何具有檢錯(cuò)能力的碼型必然帶有這種冗余性。

n階高密度雙極性碼(HDBn碼):當(dāng)出現(xiàn)n+1個(gè)連0時(shí)用特定碼組(即取代節(jié))替代。為了識(shí)別出取代節(jié),要在取代節(jié)中設(shè)置破壞點(diǎn)。最常用的是HDB3碼。

N連0取代雙極性碼(BNZS碼):連0數(shù)超過(guò)n時(shí)用取代節(jié)取代。

由于1B1T碼效率偏低,采用分組編碼的方式,把輸入的二進(jìn)制信碼分組用三元碼表示。4B3T碼就是把4個(gè)二元碼變換為3個(gè)三元碼。


奈奎斯特準(zhǔn)則

奈奎斯特第一準(zhǔn)則:抽樣值無(wú)失真。如果信號(hào)波形發(fā)生了變化,只要特定點(diǎn)的抽樣值不變,就可以用再生判決電路進(jìn)行再次抽樣,準(zhǔn)確無(wú)誤地恢復(fù)原始信碼。因?yàn)樾畔⑼耆珨y帶在抽樣幅度值上。

第一準(zhǔn)則的充要條件:僅在本碼元的抽樣時(shí)刻上有最大值,而在其他碼元的抽樣時(shí)刻信號(hào)值無(wú)影響,也就是抽樣點(diǎn)上不存在碼間干擾。在實(shí)際中廣泛應(yīng)用的無(wú)串?dāng)_波形是升余弦滾降信號(hào)。

奈奎斯特第二準(zhǔn)則:轉(zhuǎn)換點(diǎn)無(wú)失真。無(wú)失真恢復(fù)信碼的另一種方法是以一定電平對(duì)接收波形限幅,由此再生的脈寬正好等于碼元間隔的矩形波。轉(zhuǎn)換點(diǎn)是用來(lái)判斷信號(hào)幅度是否等于限幅電平的時(shí)刻。要求其他轉(zhuǎn)換點(diǎn)串?dāng)_為0.

奈奎斯特第三準(zhǔn)則:脈沖波形面積保持不變。如果在一個(gè)碼元間隔內(nèi)接收波形的面積正比于發(fā)送矩形脈沖的幅度,而其他碼元間隔的發(fā)送脈沖在這一個(gè)碼元間隔內(nèi)的面積為0,那么也可以無(wú)失真恢復(fù)。


部分響應(yīng)基帶傳輸系統(tǒng)

利用人為造成的碼間串?dāng)_來(lái)達(dá)到壓縮傳輸頻帶的目的。

波形:用兩個(gè)相隔一位碼元間隔的sinx/x的合成波形來(lái)代替sinx/x波形。這種波形會(huì)引入一個(gè)串?dāng)_,導(dǎo)致出現(xiàn)新的抽樣值,通常稱之為“偽電平”

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