数字信号的传输

3.
传输码型功率谱中应含有定时钟 信息，以便再生中继器或接收端能提 取必需的定时钟信息。
4. 传输码型应具有一
定的检测误码能力
数字信号在信道中传输时， 由于各种因素的影响，有可能产 生误码：若传输码型有一定的规 律性，那么就可根据这一规律性 来检测是否有误码，即做到自动 监测，以保证传输质量。
中继段的误码率Ｐei的关系。
三、 误码信噪比
具有误码的码字被解码后 将产生幅值失真，这种失真引 起的噪声称误码噪声。
图6.40 A律13折线误码信噪比
四、
PCM信号脉冲流经过信道 传输，各中继站和终端站接收的 脉冲信号在时间上不再是等间隔 的，而是随时间变动的，这种现 象称为相位抖动，如图6.41所示。
5. 对信源统计依赖性最小
信道上传输的基带传输码型应具有对信源 统计依赖最小的特性，即对信源经信源编码后， 直接转换的数字信号的类型不应有任何限制（例 如“1”和“0”出现的概率及连“0”多少等）。
6. 要求码型变换设备简单、易
于实现
由信息源直接转换的数字信号不适合于直接 在电缆信道中传输（原因见后），需经码型变换 设备转换成适合于传输的码型，要求码型变换设 备要简单、易于实现。
图6.10 单位冲激脉冲序列
.
图 6 11
最 大 值 点 处 抽 样 判 决 示 意 图
对于等效成截止频率
为 fc 的 理 想 低 通 网 络 来 说 ， 若数字信号以2fc的符号速 率传输，则在各码元的间
隔 处 （ 即 TB=1/2fc 的 整 数 倍处）进行抽样判决，不
产生码间干扰，可正确识
1.
（1） 均（称为接收波形）直接进 行判决再生，而是先将其均放成均 衡波形R(t)，再对R(t)进行判决再生。
(2)
适合再生判决的波形应满足以 下的要求。
① 波形幅度大且波峰附近变 化要平坦。
② 相邻码间干扰尽量小。
.
图 6 23
定 时 抖 动 对 抽 样 判 决 的 影 响
二、
1.
再生中继系统的方框图如图6.21 所示。再生中继的目的是：当信噪比 不太大的时候，对失真的波形及时识 别判决（识别出是“1”码还是“0” 码），只要不误判，经过再生中继后 的输出脉冲会完全恢复为原数字信号 序列。
图6.21基带传输的再生中继系统
2. 再生中继系统的特点
再生中继系统中，由于每隔一 定的距离加一再生中继器，所以它
第一节 数字信号基带传输的基本理论
一、 数字信号波形与功率谱
数字信号波形的种类很多，其中较 典型的是二进制矩形脉冲信号，它可以 构成多种形式的信号序列，如图6.1所示。
.
图 6 1
二 进 制 数 字 信 号 序 列 的 基 本 波 形
图6.2 单元矩形脉冲及频谱
该频谱图表明，矩形脉冲信号的频谱 函数分布于整个频率轴上，而其主要能量 集中在直流和低频段。
别出每一个码元。
2. 理想基带传输系统
理想基带传输系统有以下三个主要特
(1) （识别点）
R(t)在抽样判决点
(2) 达到最高传输效率。
(3) 在给定发送信号能量和信道噪声 条件下，在抽样判决点上能给出最大信噪 比（此处只给出结论，公式推导从略）。
3. 滚降低通传输网络
图6.12 滚降低通的幅频特性
4. 三阶高密度双极性码
（HDB3码）
HDB3 （1） 进码序列中的“0”码在 HDB 3码中原则上仍编为“0”码， 但当出现4个连“0”码时，用取代 节000V或B00V代替。
（2） 取代节的安排顺序是：先用 000V，当它不能用时，再用B00V。
① 各取代节之间的V码要极性交替出 现。
② V码要与前一个传号码的极性相同。
（2） 高频成份少。这不仅可节省 传输频带、提高信道利用率，同时也可 以减少电磁感应引起的串话。
（3） 码型功率谱中虽无fB 定时钟频率成份，但经全波整 流 ， 可 将 AMI 码 变 换 成 单 极 性 半占空码，就会含有定时钟fB成 份（见图6.14），便可从中提取 定时钟成份。
（4） AM1码具有一定的 检错能力。
第六章 数字信号的传输
数字信号的传输方式可分为基 带传输和频带传输。所谓基带传输 就是编码处理后的数字信号（此信 号叫基带信号）直接在电缆信道中 传输；而频带传输则是将基带信号 的频带搬到适合于光纤、无线信道 传输的频带上再进行传输。
第一节 数字信号基带传输的基本理论 第二节 基带传输的线路码型 第三节 基带数字信号的再生中继传输 第四节 再生中继传输性能的分析 第五节 数字信号的频带传输
图6.31 定时信号的插入
（2）
从发送的PCM信号序列中提取定时信 号（简称定时钟提取），这种办法经济方 便，目前采用较多。
3. 抽样判决与码形成
——判决再生
判决再生又称识别再生，识别是指从 已经均衡好的均衡波形中识别出是“1”码 还是“0”码。
4. 再生中继器方框图
图6.32 再生中继器方框图
2. 引脚功能说明
. CD
图 6 33
22 30 1 引 脚 排 列 图
. CD
3. CD22301
图 6 34
22 30 1 的 电 路 组 成
. CD
4. CD22301再生中继电路的应用
图 6 35
22 30 1 再 生 中 继 电 路 原 理 图
第四节 再生中继传输性能的分析
一、 信道噪声及干扰
图6.41 相位抖动
相位抖动不仅使再生判决时刻 的时钟信号偏离被判决信号的最大 值而产生误码，同时使解码后的 PAM脉冲流发生相位抖动，使重建 的波形产生失真，如图6.42所示。
电缆信道中的传输噪声和干 扰主要有两个方面：一是信道噪 声；二是串音干扰。
1. 信道噪声 2. 串音干扰
图6.36 噪声特性
图6.37 电缆线对间串音干扰示意图
二、 误码率及误码率的累积 1.
前面己说过，产生误码的原因是多 方面的，现仅考虑由热噪声形成的误码， 以便求出信道误码率的理论极限值。
1. 无码间干扰的时域条件（不
考虑噪声干扰）
图6.8 理想低通特性
图6.9 理想低通网络的输出响应
（ 1 ） t=0 时 有 输 出 最 大 值 ， 且波形出现拖尾，其拖尾的幅 度是随时间而逐渐衰减的；
(2) 其响应值在时间轴上具 有很多零点。第一个零点是 ±1/2fc，以后各相邻零点的间 隔都是1/2fc（fc是理想低通的截 止频率）。
（1） 单极性码的误码率
图6.38 单极性码误码情况
（2） 双极性码的误码率
这里双极性码实际上是指伪三进码 （+1，0，-1），其中传号码“1”码的 峰值是交替采用A和-A值，“0”码则取 零值。
.
图 6 39 理 想 再 生 中 继 系 统 的
与
的 关 系
Pe A/σ
2.
在实际PCM系统中包含着 很多个再生中继段，而上述的 误码率是指一个再生中继段的 误码率。PCM通信系统要求总 误码率在10-6以下，因此要分析 一下总误码率PE与每一个再生
第二节 基带传输的线路码型
一、 对基带传输码型的要求
1. 传输码型的功率谱中应不含直
流分量，同时低频分量要尽量少
满足这种要求的原因是PCM端机、再 生中继器与电缆线路相互连接时，需要安 装变量器，以便实现远端供电（因设置无 人站）以及平衡电路与不平衡电路的连接。
2. 传输码型的功率谱中高
这是因为一条电缆中包含有许多线对， 线对间由于电磁感应会引起串话，且 这种串话随频率的升高而加剧。
图6.3 二 进制数字信号序列的功率谱曲线
二、 基带传输系统的构成
基带数字信号所占的频带都是从直流 或零频开始的某一段频带。
图6.4 数字基带传输系统的基本构成
图6.5 单位冲激脉冲函数及所对应的频谱
图6.6 孔径均衡特性
图6.7 基带传输系统简化模型
三、 数字信号传输的基本
准则（无码间干扰的条件）
(3) 升余弦特性（时域）
① 升余弦特性 ② 均放特性的实现
.
图 6 24
升 余 弦 均 衡 波 形
图6.25总衰减aT与线路衰减情况
（4）
① 有理函数均衡时的传递函数T(ω)
图6.26 基本节的电路模型与频率响应
② 有理函数均衡波形R(t)
根据推导，定性地画出有理函数 均衡波形如图6.27所示。
二、
1. 单极性不归零码
（即NRZ码）
图6.13 单极性不归零码及其功率谱
由图可见，单极性不归零码有如
（1） 有直流成分，且信号能量 大部分集中在低频（占空比越大，信 号能量越集中在低频部分）。
（2） 提取时钟fB困难。 （3） 无检测误码能力，因传输 码型无规律。
2. 单极性归零码（即RZ码）
图6.17 信道等效模型
图6.18 三种电缆的衰减特性
图6.19 经电缆传输后的脉冲波形示意图
由图可见，这种矩形脉冲信号经信道 传输后，波形产生失真，其失真主要反映
（1） 接收到的信号波形幅度变小。 （2） 波峰延后。 （3） 脉冲宽度大大增加。
图6.20 双极性半占空码序列及经信道传输后失真波形
（5） 码间干扰的衡量
——眼图
均衡波形的码间干扰情况，可用 眼图来衡量。所谓眼图，是一种利用 示波器来显示均衡波形的方法。
图6.29 无码间干扰时的理想眼图
图6.30 眼图的恶化
2. 定时钟提取
（1
它有两种方式。一种是和 PCM信码共占用一条电缆信道。 利用伪三进码功率谱的特点来传 送主时钟，伪三进码功率谱中在 主时钟fB处能量为0，利用这一特 点把主时钟信号插在这个缝隙处， 如图6.31所示。
四、 大规模集成电路再生