🌈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。

一.数字基带系统与基带信号波形

1.1 数字基带系统

  1. 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。

  2. 数字基带信号传输系统模型

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    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。

  3. 常用脉冲波形

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  4. 数字基带信号波形及其特点

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    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。

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    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。

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    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。

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    特点:相邻脉冲之间以零电平间隔,有利于同步信息的提取。

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    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。

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    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

  1. 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。
  2. 常用的传输码

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    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:

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    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。