基带传输技术
第04讲-基带传输
其中n0是高斯噪声,均值 为0,方差为
σ
2 n
X0为抽样点信号变量,n0为 抽样点噪声变量.当I0为双 极性二进制码时,抽样点信 噪比可以写成:
∞ j 2π ft 0 df ∫ H T ( f ) H R ( f )e = ∞ ∞ 2 N 0 ∫ H R ( f ) df
2
N = ∞
∑ G ( Nf S ) δ ( f Nf S )
2
讨论
奈奎斯特准则
说明
数字信号在传输过程 中产生二种畸变:叠 加干扰与噪声,出现 波形失真. 瑞典科学家哈利奈奎 斯特在1928年为解决 电报传输问题提出了 数字波形在无噪声线 性信道上传输时的无 失真条件,称为奈奎 斯特准则. 奈奎斯特第一准则: 抽样点无失真准则, 或无码间串扰(ISI Free)准则 奈奎斯特第二准则: 转换点无失真准则, 或无抖动(Jitter Free) 准则 奈奎斯特第三准则: 波形面积无失真准则.
什么叫眼图 眼图? 眼图 如何观察眼图? 眼图质量的几个重 要参数: --眼图开启度 --眼皮厚度 --交叉点发散度
比特差错率( 比特差错率(BER) ) -各种叫法:误码率, 误字率,码元差错率, 比特差错率,符号差 错率 -发生差错的原因 -差错的计算及测量 -BER和Eb/N0的关 系曲线
{g i (t ), i = 1,2,....., M }
多进制 在数字通信系统中,为 了提高传输效率,往往 采用多进制. 最常用的多进制为2l进 制,即二进制,四进制, 八进制,等等. 一个多进制抽象代码可 以表示成多进制数,也 可以表示成二进制数组. 如:0 1 2 3 00 01 10 11
数字信号数据的传输方式
数字信号数据的传输方式（1）基带传输。
基带传输是最基本的数据传输方式，即按数据波的原样，不包含任何调制，在数字通信的信道上直接传送数据。
基带传输不适于传输语言、图像等信息。
目前大部分微机局域网，包括控制局域网，都是采用基带传输方式的基带网。
基带网的特点是：信号按位流形式传输，整个系统不用调制解调器，降低了价格；传输介质较宽带网便宜；可以达到较高的数据传输速率（目前一般为10～100Mb/s ），但其传输距离一般不超过25km ，传输距离越长，质量越低；基带网中线路工作方式只能为半双工方式或单工方式。
基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，数据编码常用3种方法：非归零码NRZ 、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码。
后两种编码不含直流分量，包含时钟脉冲，便于双方自同步，因此，得到了广泛的应用。
（2）频带传输。
频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。
在发送端，采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；在接收端，通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。
常用的调制方法有：频率调制、振幅调制和相位调制。
具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem 。
频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配各Modem ，则传送距离可不受限制。
PLC 网一般范围有限，故PLC 网多采用基带传输。
（3）载波传输。
通信的最终目的是远距离传递信息。
虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。
为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。
如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有3种基本的调制方式：幅度键控、频移键控和相移键控。
它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。
高中信息技术基带传输教案
高中信息技术基带传输教案一、教学目标1. 让学生理解什么是基带信号和基带传输。
2. 让学生了解基带传输的特点及优缺点。
3. 通过实例讲解，使学生掌握基带传输的基本过程。
4. 引导学生探讨基带传输在现代通信中的应用。
5. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 基带信号与调制信号的定义及其区别。
2. 基带传输的概念及其在数据通信中的作用。
3. 基带传输的分类：异步传输和同步传输。
4. 基带传输的优点与局限性。
5. 基带传输技术的应用实例。
三、教学方法- 讲授法：用于介绍理论知识和概念性内容。
- 案例分析法：通过实际案例来加深学生的理解。
- 讨论交流：鼓励学生之间相互讨论，提出问题和解答。
- 实践操作：让学生通过实验或模拟软件亲自体验基带传输过程。
四、教学步骤1. 引入阶段：通过展示日常生活中的通信设备（如手机、电脑）的图片，引出通信技术的相关问题，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：系统地介绍基带信号和基带传输的概念、特点及应用。
3. 案例分析：选取一个具体的通信场景，例如计算机网络中的数据传输，详细分析基带传输在其中的应用。
4. 实践操作：组织学生进行相关的模拟实验，如使用网络模拟软件演示基带传输的过程。
5. 总结讨论：回顾全课内容，强化重要知识点，并开展课堂讨论，解答学生疑问。
6. 作业布置：要求学生收集更多关于基带传输的资料，加深理解，并准备下次课的报告内容。
五、教学评价- 课堂参与度：观察学生在课堂上的参与情况和讨论活跃度。
- 知识掌握情况：通过提问和小测验来检测学生对基带传输知识的掌握程度。
- 实践操作能力：评估学生在模拟实验中的操作能力和问题解决能力。
- 课后作业：检查学生的作业完成情况，了解他们对课堂内容的理解和扩展学习的效果。
六、结语。
基带传输
基带传输又叫数字传输，是指把要传输的数据转换为数字信号，使用固定的频率在信道上传输。
例如计算机网络中的信号就是基带传输的。
和基带相对的是频带传输，又叫模拟传输，是指信号在电话线等这样的普通线路上，以正弦波形式传播的方式。
我们现有的电话、模拟电视信号等，都是属于频带传输在数字传输系统中，其传输对象通常是二进制数字信息，它可能来自计算机、网络或其它数字设备的各种数字代码。
也可能来自数字电话终端的脉冲编码信号，设计数字传输系统的基本考虑是选择一组有限的离散的波形来表示数字信息。
这些离散波形可以是未经调制的不同电平信号，也可以是调制后的信号形式。
由于未经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流和低频开始。
因而称为数字基带信号。
在某些有线信道中，特别是传输距离不大远的情况下，数字基带信号可以直接传送，我们称之为数字信号的基带传输基带传输的定义在数据通信中，表示计算机二进制的比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号;矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带,简称为基带,矩形脉冲信号就叫做基带信号;在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输;在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直接传输的基带信号，例如曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码信号;在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲信号;基带传输是一种最基本的数据传输方式（1）基带传输基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。
基带传输不需要调制、解调，设备花费少，适用于较小范围的数据传输。
基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，数据编码常用三种方法：非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码。
后两种编码不含直流分量，包含时钟脉冲，便于双方自同步，因此，得到了广泛的应用。
（2）频带传输频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。
在发送端，采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；在接收端，通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。
基带传输编码的几种类型及特点_概述及解释说明
基带传输编码的几种类型及特点概述及解释说明1. 引言1.1 概述基带传输编码是一种将数字数据转化为模拟形式以进行有效传输的技术。
它在通信领域被广泛应用，尤其是在信息传输和存储中起到关键的作用。
基带传输编码根据不同的需求和条件，可以采用多种类型，并且每种类型都具有不同的特点和适用情况。
1.2 文章结构本文将分为五个部分来介绍基带传输编码的几种类型及其特点。
首先，在引言部分我们将对基带传输编码进行简要介绍，并给出本文的目录结构。
接下来，在第二、三、四部分，我们将详细介绍基带传输编码类型一、二、三，并分析每种类型的特点。
最后，在结论部分，我们将对各种基带传输编码类型及其特点进行总结，并进行应用场景分析与比较，同时展望未来发展趋势。
1.3 目的本文主要旨在通过对基带传输编码不同类型及其特点进行综合概述和解释说明，为读者提供一个全面了解基带传输编码的指南。
通过阅读本文，读者能够掌握各种基带传输编码类型的基本原理和特点，以及它们在实际应用中的优缺点。
并且，本文还将通过分析不同编码类型的应用场景和比较优劣来帮助读者选择适合自己需求的基带传输编码方式。
最后，我们还将对基带传输编码未来的发展趋势进行展望，为读者提供一些思考和参考。
2. 基带传输编码类型一2.1 类型说明基带传输编码是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，用于在通信系统中将数字数据进行传输。
基带传输编码类型主要包括非归零码和曼彻斯特编码。
非归零码是一种通过改变信号电平来表示二进制数据值的编码方式。
它的特点是在一个位周期内只有一次电平变换，而其他时间则保持固定的电平。
常见的非归零码有无反向非归零码（NRZ）和反向不归零码（RZ）两种。
其中，无反向非归零码将0表示为低电平、1表示为高电平，而反向不归零码则相反。
曼彻斯特编码是一种通过在一个位周期内进行两次电平变换来表示二进制数据值的编码方式。
它的特点是每个时钟周期都包含一个过渡点，从而提供了时钟同步机制。
基带传输的概念
基带传输的概念基带传输是指数字信号在通信系统中经过调制处理后，转变为模拟信号进行传输的过程。
它是数字通信系统中的一种重要技术，用于将数字信号转换成适合传输的模拟信号。
在基带传输中，信号经过二进制编码处理，将数字信号转换为模拟信号，然后通过传输介质进行传输，接收端再将模拟信号转换为数字信号。
基带传输通常用于短距离通信，例如在计算机网络、电话通信和音乐通信等领域中广泛应用。
基带传输可以通过多种调制技术实现，包括脉冲编码调制（PCM）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和振幅调制（AM）等。
这些调制技术可以将数字信号转换为不同特征的模拟信号，以适应不同的传输介质和传输需求。
在脉冲编码调制（PCM）中，数字信号被编码成脉冲序列，每个脉冲代表一个离散的数值。
这些脉冲通过传输介质进行传输，接收端通过解码将其转换为原始的数字信号。
脉冲编码调制具有传输速率高、抗干扰能力强等特点，因此广泛应用于数字通信系统中。
频移键控（FSK）是一种通过改变信号频率来实现调制的技术。
在FSK中，两个不同频率的载波信号分别代表了数字信号的"1"和"0"。
发送端将数字信号转换成不同频率的调制信号后进行传输，接收端通过检测信号的频率来还原数字信号。
FSK具有抗干扰能力强、频谱利用率高等特点，广泛应用于无线通信和数传通信等领域。
相移键控（PSK）是一种通过改变信号相位来实现调制的技术。
在PSK中，不同的相位表示不同的数字信号。
发送端将数字信号转换成不同相位的调制信号后进行传输，接收端通过检测信号的相位来还原数字信号。
PSK具有传输速率高、抗多径干扰能力强等特点，广泛应用于卫星通信和光纤通信等领域。
振幅调制（AM）是一种通过改变信号振幅来实现调制的技术。
在AM中，数字信号改变了信号的幅度，使得传输信号的振幅随着数字信号的改变而改变。
发送端将数字信号转换成不同振幅的调制信号后进行传输，接收端通过检测信号的振幅来还原数字信号。
基带信号传输系统概述
30
三阶高密度(HDB3)码
3阶高密度双极性码－使连“0”个数不超过3个 其编码规则如下： （1）当信码的连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，
即传号极性交替； （2）当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为非“0”脉
冲，记为V或-V，称之为破坏脉冲。为了便于识别，V码的
HDB3码：-1000–V +1 000 +V -1 +1 -B 00 –V +1 -1
码字： -1 0 0 0 –1 +1 0 0 0 +1 -1 +1 -1 0 0 –1 +1
-1
32
PST码
全称是成对选择三进码。
其编码过程：先将二进制 的代码划分乘2个码元为 一组的码组序列，然后 再将每一码组编码成两 个三进制数字（+，,0）,其组合有9种,选择 其中4种
-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 -1 +1
步骤2：当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为非“0”脉冲，
记为V或-V，为了便于识别，V码的极性应与其前一个非“0”脉
冲的极性相同
-1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V -1 +1 0 0 0 +V -1 +1
5.1 引言
数字基带信号、基带传输以及频带传输 数字基带通信系统的模型以及基本结构 研究数字基带传输的目的
1
基带信号以及数字基带传输和频带传输
什么是数字基带信号？ －信号含丰富的低频分量，甚至直流分量；
什么是数字基带传输？ －数字基带信号在信道中的直接传输,如在某些
数字基带传输系统的组成
数字基带传输系统的组成
数字基带传输系统由以下各组成部分：
1. 信源编码器：将要传输的信息进行数字化，采用数据压缩算法，减小数据量，以此提高传输效率。
常见的信源编码器包括哈夫曼编码器、游长栓编码器等。
2. 信道编码器：对数字化后的信息进行编码，以增强数据的可靠性，降低误码率。
常见的信道编码器包括卷积码、 Turbo码等。
3. 交织器：在信道编码后，还需要通过交织器实现信道编码对数据的扰乱，以避免出现连续误码。
交织器可以采用块交织、条带交织等方式。
4. 映射调制器：将数字信号转换成模拟信号，以在传输媒介上进行传输。
常见的映射调制器包括QPSK调制器，16QAM调制器等。
5. 误码纠正器：在传输过程中，使用纠错码来纠正传输中的误码，以提高传输数据的可靠性，降低误码率。
6. 解调器：将收到的信号转换为数字信号，以进行解码和解交织等操作。
7. 信道解码器：对接收到的信道编码信号进行解码，还原出原始数据。
常见的信道解码器包括卷积解码器、Turbo解码器等。
8. 信源解码器：对从信道解码器输出的数据进行解码，恢复为原始数据。
以上几个组成部分共同构成了数字基带传输系统，并且在实际的应用中，这些组成部分的配置和数量可能略有不同，但是其实质都是为了提高数字信号传输的稳定性和可靠性。
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上次课回顾
非导向性媒体→ 无线电波→ 不同波段无线电波的作用及传播方式
无线传播模型：
→ 自由空间传播模型→ 信号衰减与距离的平方成正比
→ 双线地面反射模型→ 信号衰减与距离的四次发成正比，并与天
线的高度有关
多径效应→ 频率选择性衰弱
多普勒效应+ 多径效应→ 多普勒扩展→ 时间选择性衰落
阴影衰落
分集接收
7
2.4 基带传输技术
2.4.1 基带传输的常用码型
在采用无线基带传输时，信号无需载波调制而直接被发射出去。
送
入信道的数字基带信号的码型应该符合以下一些要求：
•传输码型应不含直流分量；
•可以从基带信号中提取位同步信号；
•基带编码最好能够具有内在检错能力；
•码型变换过程应具有透明性，即与信源的统计特性无关；
•应尽量减少基带信号频谱中的高频分量，以节省传输频带，提
高信道的频谱利用率，并减少串扰。
8
2.4 基带传输技术
2.4.1 基带传输的常用码型
AMI（Alternative Mark Inversion）码
原信息码的“0”编为传输码的“0”；原信息码的“1”，在编为
传输码时，交替的用“+1”和“-1”表示。
例：
消息代码：1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1”
AMI码：+1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1”
评价：
•AMI码所确定的基带信号无直流分量
•但当信息代码中出现长零串时，信道中会出现长时间的0电位，
而影响定时信号的提取。
9
2.4 基带传输技术
2.4.1 基带传输的常用码型
HDB3（High Density Bipolar of order 3 code）码
•先检查消息代码的连“0”个数，当连“0”个数少于4个时，仍按
AMI码规则进行编码；
•消息代码的连“0”个数达到或超过4个时，则将每个4连“0”小
段的第4个“0”变换成非“0”符号（+1或-1），这个符号称为破
坏符号，用V符号表示，记作“+V”或“-V”。
•V码的极性应与其前一个非“0”符号极性相同，同时满足V码的
极性必须交替出现。
否则，将4连“0”小段的第1个“0”变换成
“+B”或“-B”，称为恢复码或平衡码。
B符号的极性应与其前
一个非“0”符号极性相反。
2.4 基带传输技术
2.4.2 基带脉冲调制和超宽带脉冲传输
无线应用（传输）中很少采用PAM ：由于无线信道受到衰落和远近效应的影响，导致脉冲幅度起伏很大，因此无法利用脉冲幅度来反应基带信号。
•更多采用的是脉冲相位调制(PPM)和脉冲宽度调制(PDM)。
•PPM ：脉冲相位随信号变化的调制•PDM ：脉冲宽度随信号变化的调制
4
二进制序列
(a) 单脉冲PPM
(b) 3-PPM
作为PPM 的应用，IEEE 802.11标准是一个典型例子。
其中，
1Mbps 的物理层采用16PPM 方案，2Mbps 的物理层采用4PPM 方案，两种情况下脉冲的宽度均为250ns 。
2.4 基带传输技术
2.4.2 基带脉冲调制和超宽带脉冲传输
脉冲无线电利用了纳秒至微微秒级的窄脉冲来传输数据，具有超高
带宽，因此又被称为超宽带（Ultra Wide Band，简称UWB）无线
传输技术。
•系统结构的实现较为简单；
•功耗低；
•高速的数据传输；
•……
课外阅读：UWB的应用，给出应用案例，并分析该应用利用了
UWB的什么特性，形成PPT上交
5。