通信原理学习之路:第六章 数字基带传输系统
🌈以下是本人对《通信原理》第六章 数字基带传输系统的学习,是为了方便后续的学习,如有补充和错误,欢迎评论区留言!相关参考资料和视频已放在文末。
第六章 数字基带传输系统
一.数字基带系统与基带信号波形
1.1 数字基带系统
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数字基带信号:信息码元序列的电脉冲表示。波形表达式为:$$s(t)=\sum_{n=-\infty}^{+\infty}a_ng(t-nT_B)$$其中$a_n$表示第n个码元取得电平值,$T_B$为码元持续时间,g为某种脉冲波形。
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数字基带信号传输系统模型
器件 作用 信道信号形成器 包括发送滤波器,也称成形滤波,作用是将原始基带信号转化为适合于信道传输的基带信号。 信道 提供传输通道 接收滤波器 滤除带外噪声均衡信道特性 抽样判决器 对收滤波器的输出波形进行抽样判决确定发送代码序列 同步提取 提取用于抽样的定时脉冲 由于加性噪声和信道特性影响,基带信号的幅度值会受到扰动,抽样判决后可能会发生错判,从而产生误码。
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常用脉冲波形
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数字基带信号波形及其特点
特点:极性单一,含有直流分量,在长连0或长连1串时无同步信息。
特点:当0、1等概出现时无直流分量,在长连0或长连1串时无同步信息。
特点:极性单一,含有直流分量,高电平小于一个码元持续时间 ,在长连0或长连1串时无同步信息。
特点:相邻脉冲之间以零电平间隔,有利于同步信息的提取。
传号差分原则:0不变,1反转。
空号差分原则:0反转,1不变。
差分波形特点:利用相邻码元的电平变化来表示代码,可消除初始状态影响或在同步系统中引起的相位模糊。
如四电平波形:一个电平对应2位二进制代码。
特点:一个电平对应多位二进制代码,频带利用率高。如四电平波形:一个电平对应2位二进制代码。
1.2 基带传输的常用码型
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传输码(线路码)的选择原则
- 功率谱:无直流分量,限制信号带宽,减小功率谱中的高低频分量,与传输信道相匹配;
- 定时:应包含与定时分量相关的离散谱,便于接收端从信号中提取定时信息;
- 透明性:码型变换应具有透明性,即与信源输出符号的统计特性无关;
- 性能监测:线路码最好具有内在的检错能力,便于接收端进行误码监测;
- 传输可靠性:给定传输条件,线路码应使系统的差错概率尽可能地小;
- 设备复杂度:线路编译码设备尽可能简单。
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常用的传输码
码型特点:
- 改变信号功率谱密度,无直流,高、低频分量少;
- 编、译码电路简单;
- 通过观察极性是否交替即可判断有无误码;
- 缺点:出现长连0时不利于提取定时信息。
原始序列 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1
HDB_3码 +1 0 0 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1编码原则:
- 连0个数不超过3,按照AMI规则编码;
- 若出现4个连0,用“000V”代替“0000”,V称为破坏脉冲,破坏符号V的极性与前一个非0符号极性相同,且V码之间极性交替;
- 若两个相邻的V码之间有偶数个非0码,此时后一个V码与前一个非0符号极性相反,需要用“B00V”取代后一个“000V”,B称为调节脉冲,极性与前一个非零符号极性相反,且后面的符号从V开始极性交替变化。
编码作用:
- V码的作用:将连0数减少至不超过3个;
- B码的作用:保证V码极性交替,消除直流;
- V码和B码在序列中均视为非0码;
- 可能出现的四种取代节:000+V,000-V,+B00+V,-B00-V。
译码原则:
码型特点:
- 改变信号功率谱密度,无直流,高、低频分量少;
- 编码复杂、译码简单;
- 有一定的检错、纠错能力;
- 连0码不超过3个,利于提取定时信息。
编码规则 :“0”编为“01”,“1”编为“10”。
码型特点:
- 改变信号功率谱密度,无直流,高、低频分量少;
- 易提取定时信息;
- 编码简单;
- 连码不超过2个,可以用于检错;
- 缺点:带宽加倍。
编码规则 :“1”编为“11”和“00”交替出现,“0”编为“01”。“10”为禁用码组。
码型特点:
- 信号功率谱密度无直流;
- 跳变频繁,易提取定时信息;
- 编码简单;
- 连码不超过3个,可以宏观检错;
- 缺点:带宽加倍。