数字信号的基带传输
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通信原理 第6章_数字信号的基带传输
功率谱密度为：
T P(f) S
Sa2
fT
(S
)
S
4
2
0．6 0．4 0．25 0．2
0
2．0
单极性不归零
1．5
P= 0．5
1．0
0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0
双极性不归零 P= 0．5
0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 f/fb
0．12
0．08 0．0625
0．04
单极性归零 0．0507 半占空P= 0．5
1
Sa2 (m
)
(
f
16
2
16 m
2
mfs )
TS Sa2 (fTS ) 1 ( f ) 1 Sa2 (m ) ( f
16
2 16
16 m奇数
2
mfs )
4、双极性归零码
∵ g1(t)= Gτ(t)， g2(t)= － Gτ(t)，τ=TS /2，
∴
，G2(f)=－ G1(f)
且当信源等概 p=1/2时，单双极性归零码的
差分码或相对码（Differential encoding）： 差分码又称为相对码，特征是：不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码 1 1 0 1 0 0 1
传号差分码
“1变0不变”，
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
多电平波形
0 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 11
Ts Ts
习题6-1
设二进制符号序列为110010001110，试以 矩形脉冲为例，分别画出相应的单极性波 形，双极性波形，单极性归零波形，双极 性归零波形，二进制差分波形及八电平波 形。
6-数字信号的基带传输-3
x(t)
y(t)
信道
C( ω)
n(t)
接收滤波器
+
成型网络
R( ω)
判决 {an}
S(t)
基带传输模型
数字基带传输模型
z {an}为发送滤波器的输入符号序列，二进制时符号an的取 值为0、+1、-1，此序列对应的基带信号x(t)：
∞
∑ x(t) = anδ (t − nTs ) n=−∞
z 此信号激励发送滤波器产生信号y(t)：
(3)传输二进制码元时，求信息频带利用率ηb。
解 (1)将该系统的传递函数H(f)以2f0为间隔切割，然后分段 沿f轴平移到[-f0，f0]区间内进行叠加，如图6-19(b)所示。 叠加后的传输特性为
H
(
f
)
=
⎪⎧1， f ≤ ⎪⎩⎨0 ，其它
f
0
由于叠加后的传输特性符合等效理想低通特性，所以该系
统能够实现无码间串扰的传输。
z 则接收滤波器的输出信号S(t)：
∞
∑ S(t) = ans(t − nT ) + nR (t) n=−∞
式中，s(t)与S(ω)互为傅里叶变换对；
∫ s(t) = 1 ∞ S(ω)e jωtdω
2π −∞
nR(t)为n(t)通过接收滤波器后的波形 S(t)送入抽样判决电路，进行抽样判决。
数字基带传输模型
z 抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。 z 同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲
基带系统各点波形：
(a)
(b) (c)
(d )
(e) (f)
(g)
输入信号 t 码型变换后
第五章数字信号的基带传输
第五章 数字信号的基带传输基带传输系统频带传输系统（调制传输系统）数字基带信号：没有经过调制的原始数字信号。
（如各种二进制码PCM 码，M ∆码等）数字调制信号：数字基带信号对载波进行调制形成的带通信号。
5.1、基带信号的码型一、数字基带信号的码型设计原则：1． 对传输频带低端受限的信道，线路传输的码型的频谱中应该不含有直流分量；2．信号的抗噪声能力强；3．便于从信号中提取位定时信息；4．尽量减少基带信号频谱中的高频分量，节省传输频带、减小串扰； 5．编译码设备应尽量简单。
二、数字基带信号的常用码型。
1、单极性不归零码NRZ （Non Return Zero ）脉冲宽度τ等于码元宽度T特点：（1）有直流，零频附近的低频分量一般信道难传输。
（2）收端判决门限与信号功率有关，不方便。
（3）要求传输线一端接地。
（4）不能用滤波法直接提取位定时信号。
2、双极性非归零码（BNRZ ）T =τ，有正负电平特点：不能用滤波直接提取位定时信号。
⎩⎨⎧数字通信系统3、单极性归零码（RZ）τ<T特点：（1）可用滤波法提取位同步信号（2）NRZ的缺点都存在4、双极性归零码（BRZ）特点：（1）整流后可用滤波提取位同步信号（2）NRZ的缺点都不存在5、差分码电平跳变表1，电平不变表0 称传号差分码电平跳变表0，电平不变表1 称空号差分码特点：反映相邻代码的码元变化。
6、传号交替反转码（AMI）τ）归零码表0用零电平表示，1交替地用+1和-1半占空（T5.0=示。
优点：（1）“0”、“1”不等概时也无直流（2）零频附近低频分量小（3）整流后即为RZ码。
缺点：连0码多时，AMI整流后的RZ码连零也多，不利于提取高质量的位同步信号（位同频道抖动大）应用：μ律一、二、三次群接口码型：AMI加随机化。
7、三阶高密度双极性码()3HDBHDB3码编码步骤如下。
①取代变换：将信码中4个连0码用取代节000V或B00V代替，当两个相邻的V码中间有奇数个1码时用000V代替4个连0码，有偶数个1码时用B00V代替4个连0码。
第5章 数字信号的基带传输系统
双极性RZ码的优点：发送端不必按固定频率发送信号，而接 收端也不必提取同步信息。因为双极性RZ码在传输线上分别用正 脉冲和负脉冲表示，且相邻脉冲间必有零电平区域存在，因此， 在接收端根据接收波形归于零电平便可知道1比特信息已接收完毕， 从而为下一比特信息的接收做了准备，所以在发送端不必按固定 频率发送信号。相当于正负脉冲前沿起启动信号的作用，后沿起 终止信号的作用，故能够经常保持正确的比特同步，
HDB3码： －1000 －V ＋1000 ＋V －1 ＋1 －B00 －V ＋1 —1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码比较简单。从上述 原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非“0”符号同极性（包括
B符号在内），故从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，
从而断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号，然后恢复4个
一、单极性不归0二进制脉冲序列的功率谱密度数字 基带信号单个波形的频谱：
（设“1”、“0”码等概率出现，码元宽度）。
19
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20
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二、单极性归零二进制码序列的功率谱密度：
g1(t)
g2 (t )
A
Ts 2 Ts
2Ts 3Ts t
(a) 单极性归0二进制序列
6
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占空比指的是脉冲宽度τ与码元宽度Tb之比τ/Tb。单极性RZ码 的占空比为50％。
4．双极性归零（RZ）码 双极性归零码的构成原理与单极性归零码相同，如图5-1d）。 每一个码元被分成两个相等的间隔，“1”码是在前一个间隔为正 电平而后一个间隔回到零电平，而“0”码则是在前一个间隔内为 负电平而后一个间隔回到零电平。
1
1…
AMI码： ＋100 —1 ＋1000 －1 ＋1 －1 …
HDB3码： －1000 －V ＋1000 ＋V －1 ＋1 －B00 －V ＋1 —1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码比较简单。从上述 原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非“0”符号同极性（包括
B符号在内），故从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，
从而断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号，然后恢复4个
一、单极性不归0二进制脉冲序列的功率谱密度数字 基带信号单个波形的频谱：
（设“1”、“0”码等概率出现，码元宽度）。
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二、单极性归零二进制码序列的功率谱密度：
g1(t)
g2 (t )
A
Ts 2 Ts
2Ts 3Ts t
(a) 单极性归0二进制序列
6
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占空比指的是脉冲宽度τ与码元宽度Tb之比τ/Tb。单极性RZ码 的占空比为50％。
4．双极性归零（RZ）码 双极性归零码的构成原理与单极性归零码相同，如图5-1d）。 每一个码元被分成两个相等的间隔，“1”码是在前一个间隔为正 电平而后一个间隔回到零电平，而“0”码则是在前一个间隔内为 负电平而后一个间隔回到零电平。
1
1…
AMI码： ＋100 —1 ＋1000 －1 ＋1 －1 …
第5章数字信号的基带传输
(5.2 - 23)
Pu
(
f
)
lim
N
(2N
1)P(1 P) G1( f (2N 1)Ts
)
G2
(
f
)
2
fs P(1 P) G1( f ) G2 ( f ) 2
(5.2 - 24)
交变波的的功率谱Pu(f)是连续谱，它与g1(t)和g2(t)的 频谱以及出现概率P有关。根据连续谱可以确定随机
抽样判决器
在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻 （由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形 进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。而用来 抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信 号中提取，位定时的准确与否将直接影响判决效 果。
(a)基带信号； (b)码型变换后； (c) 对 (a) 进 行 了 码 型 及波形的变换，适合 在信道中传输的波形；
m
fs )
(5.2 - 28)
(1) g(t)为单极性不归零矩形脉冲
g
(t)
1,
0,
t Ts 2
其它
G(
f
)
Ts
s
in
f
f Ts Ts
Ts Sa(
f
Ts )
m 有直流分量
m 0 : G(m fs ) TsSa(m ) 0 离散谱均为零，因而无定时信号。
g2(t＋ 4Ts) g1(t＋ 3Ts) g1(t＋ 2Ts) g2(t＋Ts)
g (t) g1 (t)
g2(t－ 2Ts)
g2(t－Ts)
(a)
－Ts O Ts
t
2
2
v(t)
(b)
－Ts －Ts O Ts Ts
数字信号的基带传输
，图
5 - 4（c）画出了
ut ut
下面我们根据式(5.2 - 5)和式(5.2 - 8)， 分别求出稳
态波 V t 和交变波 ut 的功率谱，然后根据式(5.2 -
6)的关系，将两者的功率谱合并起来就可得到随机基
带脉冲序列 S t 的频谱特性。
1. V的功t 率谱密度
Pv f
由于 是以 为周期的周期信号，
另一种比较简单的方法是以随机过程功率谱的原始定义为出发点，求出数字随机序列的 功率谱公式。
设二进制的随机脉冲序列如图 5 - 4（a）所示，其中，假设
表示“0”码， 表示“1”码。 和 在实际中可以是任意的脉冲，但为了便于在
图上g1区分t ，这里我们把
g画2成宽t 度为Ts的方波，把 g1 画t 成宽度g为2 Tst的三角波。
g
t
A t
2
0 t 其它值
T 22
T
22
其频谱为：G
A
Sa
2
4 2
2 4
此双极性信号的功率谱密度为：
PS
1 TS
G 2
1 TS
A2
2
Sa2
2
A2TS 4
Sa2
TS
4
近似带宽可视为：
BS
4
TS
2 2 1 TS
TS 2
8 4
TS
TS
4 8
TS
TS
(2) 若 g t 为单极性信号，则：
数字基带信号是随机的脉冲序列，没有确定的频谱函数， 所以只能用功率谱来描述它 的频谱特性。方法有二：
1：由随机过程的相关函数去求随机 过程的功率(或能量)谱密度就是一种典型 的分析广义平稳随机过程的方法。但这 种计算方法比较复杂。
基带传输的三种调制方式
基带传输的三种调制方式在通信领域中，基带传输是指将数字信号直接传输到信道上的一种方式。
为了能够在信道上传输数字信号，需要对其进行调制处理。
基带传输的调制方式有三种：振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
下面将逐一介绍这三种调制方式的原理和特点。
1. 振幅调制（AM）振幅调制是将数字信号的振幅与载波的振幅进行调制，以实现信号的传输。
在振幅调制中，载波的频率和相位保持不变，只调制其振幅。
当数字信号为1时，振幅调制会使得载波的振幅增大；当数字信号为0时，振幅调制会使得载波的振幅减小。
通过这种方式，可以将数字信号转换为模拟信号，便于在信道上传输。
振幅调制的优点是实现简单，对信道的要求较低。
然而，由于调制信号是通过改变载波的振幅来传输信息的，因此容易受到噪声的干扰，信号的可靠性较低。
2. 频率调制（FM）频率调制是将数字信号的频率与载波的频率进行调制。
在频率调制中，载波的振幅和相位保持不变，只调制其频率。
当数字信号为1时，频率调制会使得载波的频率增加；当数字信号为0时，频率调制会使得载波的频率减小。
通过这种方式，可以将数字信号转换为模拟信号，便于在信道上传输。
频率调制的优点是抗干扰能力较强，信号的可靠性较高。
然而，频率调制的实现相对复杂，对信道的要求也较高。
3. 相位调制（PM）相位调制是将数字信号的相位与载波的相位进行调制。
在相位调制中，载波的振幅和频率保持不变，只调制其相位。
当数字信号为1时，相位调制会使得载波的相位发生变化；当数字信号为0时，相位调制会使得载波的相位保持不变。
通过这种方式，可以将数字信号转换为模拟信号，便于在信道上传输。
相位调制的优点是调制过程简单，对信道的要求较低。
然而，相位调制容易受到相位偏移和多径效应的影响，导致信号失真。
总结起来，振幅调制、频率调制和相位调制是基带传输中常用的调制方式。
每种调制方式都有其独特的优点和适用场景。
振幅调制简单易实现，适用于对信号可靠性要求不高的场景；频率调制抗干扰能力较强，适用于抗干扰能力要求较高的场景；相位调制实现简单，适用于对信道要求不高的场景。
第五章数字信号的基带传输-
01 0 0 00 11 000 00 10 10
单 极 性 （ N R Z )
01 0 0 00 11 000 00 10 10
双 极 性 （ NRZ)
Z )
01 0 0 00 11 000 00 10 10
双 极 性 （ RZ)
（2）当g1(t) 、 g2(t) 、p及Tb给定后，随机脉冲序列功率谱 就确定了。
(1)随机数字基带信号的功率谱通常包括离散谱和连续谱并在 整个频域无限延伸；
(2)不论离散谱或连续谱，都与基本脉冲的频谱G()、基带信 号的形式（即c1和c0）及统计特性（即p）有关;
(3) 连续谱在实际中总是存在的，因为 c1≠c0，p≠0，p≠1， 我们主要关心的是信号集中在哪个频率范围及信号的带 宽；根据它的连续谱可以确定序列的带宽（通常以谱的第 一个零点作为序列的带宽）。
Miller
米勒码： “1”码用01和10交替变化来表示 “0”码时：单个“0”时，无跃变，连“0”时， 用 00和11交替变化来表示 双相码的下降沿正好对应米勒码的跃变沿
01 0 0 00 11 000 00 10 10
CMI
01 0 0 00 11 000 00 10 10
DMI
01 0 0 00 11 000 00 10 10
t
2
2
u(t)
(c)
O
t
Xn(t)=
g1(t-nTs), g2(t-nTs),
以概率P 以概率(1-P)出现
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过 程简化，我们可以把x(t)分解成稳态波v(t)和交 变波u(t)。
二进制随机脉冲序列s(t)表示为
s(t)sn(t)v(t)u(t) n
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H(ω) A 0 B ω A 0
B 2
H(ω)
0 -
ω0
0
B 2
ω
（a）低通滤波器
（b）带通滤波器
A H ( ) 0
0 B other
A H ( ) 0
B B 0 0 2 2 other
15
无失真系统是否为线性系统？
（1）是否具有齐次性？
幅度。
(4) 时隙（Slot）：一个时隙一个数据位逐个进行。 码元
5
基本概念
二、基带传输与频带传输
数字基带信号：未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零
频或很低频率开始的。
基带传输：将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移，直接传送。
同轴电缆，双绞线 频带信号：数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输：将数字带通信号通过带通信道传输
振幅失真：
是信号各个频率分量的振幅值随频率发生了不同变化。
由传输设备和线路引起的衰损造成的
延迟失真：
是信号各频率分量的传播速度不一致所造成的失真。
12
基本概念
三、信号通过系统 3、无失真系统
如果信号通过系统后各个频率分量的振幅和延迟改变 都是相同的，则称信号不失真。能够使信号不失真的系 统称为不失真系统。
假定通过系统前的信号为X(t)，通过系统后的信号为Y(t)，
不失真系统只能导致信号如下改变：
Y (t ) kX (t t 0 )
13
系统对信号的作用如下：
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出：
X(t )
h(t )
Y( t )
Y ( t ) kX( t t0 )
1）在传输的二进制序列中，当连“0”码不大于3个时，
HDB3码的编码规律与AMI码相同，“1”码变为“+1”、“1”的交替脉冲，“0”码保持不变。
2）当代码序列中出现4个连“0”码时，用取代节000V 或B00V代替。顺序：先000V，不可用时再B00V
000V取代节的安排须满足以下两个要求： a. 各取代节V码极性要交替出现； b. V码要与前一个传号码的极性相同。
10
例2:设一系统的输入输出关系为 y(t) = x2(t) ，试判断系统
是否为线性？
解: 输入信号 x(t) 产生的输出信号为 y(t ) x (t ) , 即
2
T x(t ) y(t )
改变输入信号为 ax(t) ，系统的输出信号：
2 （x） (t ) 2 x 2 (t ) 2 y(t )
T T kx( t t0 ) y( t ) 具有齐次性 若 x( t ) y( t ) kx( t t0 )，则 x( t )
（2）是否具有可叠加性？
y1 t T x1 t kx1 (t t0 )
y2 t T x2 t kx2 (t t0 )
缺点: a. 具有非零的直流分量 应用 : 机内码，近距离接口码
21
b. 无在线检错能力
双极性信号
在正逻辑中: 二进制 “1”——〉+AV 二进制 “0”——〉 - A V
优点: a. 如果0、1等概，则无直流分量
b. 抗干扰能力比单极性信号强 缺点: a.需要两种电源 b. 无在线检错能力
应用 : 机内码，近距离接口码
T ax(t ) a 2 y(t )
不满足线性系统的齐次性，所以该系统是非线性系统。
11
基本概念
二、信号通过系统 3、无失真系统
失真 —— 信号不同频率的分量在通过系统时受到不同程度的 衰减和延迟的影响，最终使到达接收端的信号与发 送端送出的初始信号在波形上有所差异，把这种系 统（或信道）导致的信号波形的变化称为失真。
X ()
H ( )
Y ( )
对上式两边进行傅立叶变换，可得：
Y () kX ()e jt0
H ( ) ke jt0
无失真系统传输函数的幅度为一常量：
无失真系统的 传输函数
H () k
14
典型的无失真系统有：
允许基带信号通过的低通滤波器 允许频带信号通过的带通滤波器
数字信号的基带传输
1
基本概念
一、数据传输基本概念
例1 典型的数据通信方法： 数字芯片A向芯片B传送数据 序列{…，0XF1，0X73，0XFF，…}
数据线
组同步信号
位同步信号
Frame Synchronization
2
3
基本通信原理中：主要关心的是信息数据代码的传送 0 0 0
1
1
1
1
1
t
Ts
3）HDB3序列中的传号码（“1”、V和B）除V码外要满 足极性交替的原则。
31
4.三阶高密度双极性码（HDB3）
例：将二进制消息代码100110000000110011转换为
HDB3码。
解：
消息代码： 1
HDB3 : V- +1 0 V+ -1
0 0
1
1 0 0 0 0
0 0 0 1
1 0 0 1
1
A 0
1
1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1
特点:
电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、 CMOS电路产生；缺点是有直流分量，要求传输线路 具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远距离 传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输。
27
2. 单极性归零码（RZ)
单极性归零(RZ)波形：信号电压在一个码元终 止时刻前总要回到零电平。通常，归零波形使 用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ波 形可以直接提取定时信息
1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1
A 0
特点:
具有一般单 极性不归零码 缺点，但可直 接提取位同步信息。
28
3.传号交替反转码（AMI码）
用三电平表示二进制的码型。 用无电压的状态表示二进制的“0”码，用交替的 正、负电平表示二进制的“1”码。
例：将二进制消息代码100110000000110011转换为
如：RS232接口
22
术语：
（2）不归零（NRZ）与归零（RZ）：
不归零信号能量饱满，因而抗干扰能力较强；
但归零信号跳变沿丰富，有利于接收端提取定时信息 （为了节省资源，同步信息常常和数据信息捆绑在一起 传送）。
23
基本的脉冲形状是矩形的，典型的数字基带信号波形为：
多电平波形
Ts
占空比
d
Ts
HDB3码特点： ① 正负脉冲平衡，无直流分量，便于直接传输。 ② 克服了出现长连“0”的缺点，也避免了因失 去定时信息而造成的问题。 ③ HDB3码具有检错能力。 破坏点序列的极性交替规律
④ 低频成分少，频带较窄。
应用 :
PCM基带传输、高次群传输
34
5.传号反转码（CMI）
—— 二电平不归零码
一、数字基带信号的码型和波形
数字基带信号是数字信息的电波形表示,可以用不同 的电平或脉冲来表示相应的代码。 典型的基带信号波形 (以矩形脉冲为例)
19
基本的脉冲形状是矩形的，典型的数字基带信号波形为：
Ts
占空比
d
Ts
相对码
用相对电平变化传信息
传号差分码——“1变0不变”， 空号差分码——“0变1不变”
PAM（脉冲幅度调制）：用0、1信息序列去改变脉冲的幅度。 二元PAM信号 多元PAM信号
4
数据传输的几个基础概念： (1)二进制序列（Binary sequence）：取值为0、1 (2) 二元PAM信号（Binary PAM signal）：采用两种 高度的脉冲传信息。 (3) 定时（Timing）：接收时对准相应的脉冲，检测
AMI编码。
解：
消息代码： 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1
AMI码： -1 +1 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 -1 +1 +1
-1 0 0 +1 -1 0 0 0 0 0 0 0 +1 -1 0 0 +1 -1
29
3.传号交替反转码（AMI码）
25
一、数字基带信号的码型和波形
数字基带信号是数字信息的电波形表示,可以用不同 的电平或脉冲来表示相应的代码。 信号传输常用码型 传号交替反转码（AMI码） 4、三阶高密度双极性码（HDB3码） 5、传号反转码（CMI码）
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1.单极性不归零码（NRZ)
用高电平A和低电平(常为零电平)分别表示二进制信 息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变，单极 性非归零码常记作NRZ。
yt T x1 (t ) x2 (t ) k ( x1 (t t0 ) x2 (t t0 )) y1 (t ) y2 (t )
具有可叠加性
所以无失真系统是线性系统。
无失真系统中的低通滤波器和带通滤波器，在它们的滤波 范围内都是线性系统。
16
数字信号的基带传输
电报术语：“传号”（Mark）=1；“空号”（Space）=0
术语：
（1）单极性（Unipolar）与双极性（Polar）
单极性信号 (on-off keying)
在正逻辑中: 二进制 “1”——〉+AV
二进制 “0”——〉 0 V 优点: a. 产生该信号的电路只需要一种电源
b. 该信号通过 TTL 或 CMOS 电路容易产生
B 2
H(ω)
0 -
ω0
0
B 2
ω
（a）低通滤波器
（b）带通滤波器
A H ( ) 0
0 B other
A H ( ) 0
B B 0 0 2 2 other
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无失真系统是否为线性系统？
（1）是否具有齐次性？
幅度。
(4) 时隙（Slot）：一个时隙一个数据位逐个进行。 码元
5
基本概念
二、基带传输与频带传输
数字基带信号：未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零
频或很低频率开始的。
基带传输：将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移，直接传送。
同轴电缆，双绞线 频带信号：数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输：将数字带通信号通过带通信道传输
振幅失真：
是信号各个频率分量的振幅值随频率发生了不同变化。
由传输设备和线路引起的衰损造成的
延迟失真：
是信号各频率分量的传播速度不一致所造成的失真。
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基本概念
三、信号通过系统 3、无失真系统
如果信号通过系统后各个频率分量的振幅和延迟改变 都是相同的，则称信号不失真。能够使信号不失真的系 统称为不失真系统。
假定通过系统前的信号为X(t)，通过系统后的信号为Y(t)，
不失真系统只能导致信号如下改变：
Y (t ) kX (t t 0 )
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系统对信号的作用如下：
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出：
X(t )
h(t )
Y( t )
Y ( t ) kX( t t0 )
1）在传输的二进制序列中，当连“0”码不大于3个时，
HDB3码的编码规律与AMI码相同，“1”码变为“+1”、“1”的交替脉冲，“0”码保持不变。
2）当代码序列中出现4个连“0”码时，用取代节000V 或B00V代替。顺序：先000V，不可用时再B00V
000V取代节的安排须满足以下两个要求： a. 各取代节V码极性要交替出现； b. V码要与前一个传号码的极性相同。
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例2:设一系统的输入输出关系为 y(t) = x2(t) ，试判断系统
是否为线性？
解: 输入信号 x(t) 产生的输出信号为 y(t ) x (t ) , 即
2
T x(t ) y(t )
改变输入信号为 ax(t) ，系统的输出信号：
2 （x） (t ) 2 x 2 (t ) 2 y(t )
T T kx( t t0 ) y( t ) 具有齐次性 若 x( t ) y( t ) kx( t t0 )，则 x( t )
（2）是否具有可叠加性？
y1 t T x1 t kx1 (t t0 )
y2 t T x2 t kx2 (t t0 )
缺点: a. 具有非零的直流分量 应用 : 机内码，近距离接口码
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b. 无在线检错能力
双极性信号
在正逻辑中: 二进制 “1”——〉+AV 二进制 “0”——〉 - A V
优点: a. 如果0、1等概，则无直流分量
b. 抗干扰能力比单极性信号强 缺点: a.需要两种电源 b. 无在线检错能力
应用 : 机内码，近距离接口码
T ax(t ) a 2 y(t )
不满足线性系统的齐次性，所以该系统是非线性系统。
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基本概念
二、信号通过系统 3、无失真系统
失真 —— 信号不同频率的分量在通过系统时受到不同程度的 衰减和延迟的影响，最终使到达接收端的信号与发 送端送出的初始信号在波形上有所差异，把这种系 统（或信道）导致的信号波形的变化称为失真。
X ()
H ( )
Y ( )
对上式两边进行傅立叶变换，可得：
Y () kX ()e jt0
H ( ) ke jt0
无失真系统传输函数的幅度为一常量：
无失真系统的 传输函数
H () k
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典型的无失真系统有：
允许基带信号通过的低通滤波器 允许频带信号通过的带通滤波器
数字信号的基带传输
1
基本概念
一、数据传输基本概念
例1 典型的数据通信方法： 数字芯片A向芯片B传送数据 序列{…，0XF1，0X73，0XFF，…}
数据线
组同步信号
位同步信号
Frame Synchronization
2
3
基本通信原理中：主要关心的是信息数据代码的传送 0 0 0
1
1
1
1
1
t
Ts
3）HDB3序列中的传号码（“1”、V和B）除V码外要满 足极性交替的原则。
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4.三阶高密度双极性码（HDB3）
例：将二进制消息代码100110000000110011转换为
HDB3码。
解：
消息代码： 1
HDB3 : V- +1 0 V+ -1
0 0
1
1 0 0 0 0
0 0 0 1
1 0 0 1
1
A 0
1
1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1
特点:
电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、 CMOS电路产生；缺点是有直流分量，要求传输线路 具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远距离 传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输。
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2. 单极性归零码（RZ)
单极性归零(RZ)波形：信号电压在一个码元终 止时刻前总要回到零电平。通常，归零波形使 用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ波 形可以直接提取定时信息
1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1
A 0
特点:
具有一般单 极性不归零码 缺点，但可直 接提取位同步信息。
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3.传号交替反转码（AMI码）
用三电平表示二进制的码型。 用无电压的状态表示二进制的“0”码，用交替的 正、负电平表示二进制的“1”码。
例：将二进制消息代码100110000000110011转换为
如：RS232接口
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术语：
（2）不归零（NRZ）与归零（RZ）：
不归零信号能量饱满，因而抗干扰能力较强；
但归零信号跳变沿丰富，有利于接收端提取定时信息 （为了节省资源，同步信息常常和数据信息捆绑在一起 传送）。
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基本的脉冲形状是矩形的，典型的数字基带信号波形为：
多电平波形
Ts
占空比
d
Ts
HDB3码特点： ① 正负脉冲平衡，无直流分量，便于直接传输。 ② 克服了出现长连“0”的缺点，也避免了因失 去定时信息而造成的问题。 ③ HDB3码具有检错能力。 破坏点序列的极性交替规律
④ 低频成分少，频带较窄。
应用 :
PCM基带传输、高次群传输
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5.传号反转码（CMI）
—— 二电平不归零码
一、数字基带信号的码型和波形
数字基带信号是数字信息的电波形表示,可以用不同 的电平或脉冲来表示相应的代码。 典型的基带信号波形 (以矩形脉冲为例)
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基本的脉冲形状是矩形的，典型的数字基带信号波形为：
Ts
占空比
d
Ts
相对码
用相对电平变化传信息
传号差分码——“1变0不变”， 空号差分码——“0变1不变”
PAM（脉冲幅度调制）：用0、1信息序列去改变脉冲的幅度。 二元PAM信号 多元PAM信号
4
数据传输的几个基础概念： (1)二进制序列（Binary sequence）：取值为0、1 (2) 二元PAM信号（Binary PAM signal）：采用两种 高度的脉冲传信息。 (3) 定时（Timing）：接收时对准相应的脉冲，检测
AMI编码。
解：
消息代码： 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1
AMI码： -1 +1 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 -1 +1 +1
-1 0 0 +1 -1 0 0 0 0 0 0 0 +1 -1 0 0 +1 -1
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3.传号交替反转码（AMI码）
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一、数字基带信号的码型和波形
数字基带信号是数字信息的电波形表示,可以用不同 的电平或脉冲来表示相应的代码。 信号传输常用码型 传号交替反转码（AMI码） 4、三阶高密度双极性码（HDB3码） 5、传号反转码（CMI码）
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1.单极性不归零码（NRZ)
用高电平A和低电平(常为零电平)分别表示二进制信 息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变，单极 性非归零码常记作NRZ。
yt T x1 (t ) x2 (t ) k ( x1 (t t0 ) x2 (t t0 )) y1 (t ) y2 (t )
具有可叠加性
所以无失真系统是线性系统。
无失真系统中的低通滤波器和带通滤波器，在它们的滤波 范围内都是线性系统。
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数字信号的基带传输
电报术语：“传号”（Mark）=1；“空号”（Space）=0
术语：
（1）单极性（Unipolar）与双极性（Polar）
单极性信号 (on-off keying)
在正逻辑中: 二进制 “1”——〉+AV
二进制 “0”——〉 0 V 优点: a. 产生该信号的电路只需要一种电源
b. 该信号通过 TTL 或 CMOS 电路容易产生