几种常用的二元码波形
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通原实验1-码型变换
厚德博学 追求卓越
双极性BRZ 信号的功率谱
数字信号序列： BRZ
Px(ω)
+E
0
1 0 1 0 0 1 1 0
双极性归零（BRZ）码的功率谱
0
1/t
-E
f
双极性BRZ信号的功率谱如图所示。可以看出
1）双极性BRZ信号的功率谱，只有连续谱，不含任何离散分量。当然，不 含可用于提取同步信息的fb分量。 2）双极性 RZ 信号的功率谱的带宽同于单极性 RZ 信号，为
+E 性码。
0
特点：
１．发送能量大，有利于提高接收端的信噪比． ２．在信道上占用的频带较窄．
３．存在直流成份，将导致信号的失真，无法使用交流耦合的线路和设备 ４．不能直接提取位同步信号； 5.接收NRZ码的判决电平应取”1”码的一半,由于信道衰减或特性随各种因 素变化时,接收端波形的振幅和宽度容易变化,因而判决门限不够稳定在最 佳电平,使抗噪性能变坏. 厚德博学 追求卓越
例如：
+E
0 电平
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
RZ码与NRZ码相比，除仍具有单极性码的一般特点外，主 要优点是可以直接提取同步信号，但不意味可以作为线路传 输码使用，它可以为其它码型提取同步信号时，而作为一个 过渡码形应用． 厚德博学 追求卓越
单极性归零码 RZ 信号的功率谱
数字信号序列：
Px(ω)
1 0 1 0 0 1 1 0
（3）对信道特性变化不敏感；
（4）可在电缆等无接地线上传输。
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双极性非归零码 BNRZ 信号的功率谱
数字信号序列： BNRZ +E -E
第五章 数字信号的基带传输.
成立。所以，频域受限信号，其时域必然是无限延
伸的，这种延伸就形成了码间串扰。而码间串扰和
干扰是同时存在的，为简化分析，假定没有干扰，
只有串扰。
下面是基带传输系统模型。 由图可见，成形网络由发收滤波器及信道构成， 所以其传递函数为：
S ( ) T ( )C( )R( )
5.4.1 无码间串扰的条件 无码间串扰传输的充要条件是仅在本码元上有最 大值，而对其它码元抽样时刻样值无影响，参见下图。 即当数学上满足 s(kT ) S0 (t ) 时，抽样值是无码间串扰 的。其中：
Rb B
单位为 bit /( s.Hz)。若码元序列为M 进制码元，则
频带利用率为： 2 lg 2 M bit/(s Hz) 。理想低通信号 又称为具有最窄频带的无串扰波形。
2、升余弦滚降信号 升余弦信号的基带系统的传递函数为：
S 0T T 1 sin 2 2 S( ) S0T , 0, T , 0 (1 T ) (1 T (1 ) T ) (1 T )
2
n
E am an 所以，
P2 1 P
1 P P2
2
2P 1 P P 1 P
0
am an 当m = n 时，
E am an 所以，
an
2
(1 P)2 , 以概率 P P2 , 以概率 1 P
P(1 P)
(1 P2 ) P P2 (1 P)
因此，E am an
0, m P(1 P), m
n n
由于 uT (t ) 的频谱 UT ( ) 为：
5.3 数字基带信号的功率谱 对于收信者，接收信号为一随机脉冲序列，所
以只能用功率谱来加以描述。下页图给出了二进
制随机脉冲序列的波形图。
通信原理(第六章 数字基带传输系统)图片公式
七、什么是眼图？眼图模型、说明什么问题？
八、时域均衡：基本原理、解决什么问题？如何衡量均 衡效果？
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”
单极性非归零码：用高低电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码：用正负电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(b)。应用广泛，适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码：有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小，匹配接收时 输出信噪比低些
二、基带传输码的常用码型（4）
HDB3特点：保持AMI码的优点，三元码，无直流分量，主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近（如图）。 位定时频率分量为零，通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点，而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
信号波形及频谱
右移，波形不变
左移，波形不变
25
上式说明时域信号乘以COSWt，转换到频域上 来分析是将原来信号频谱向左右两侧分别搬移W， 而频谱的形状完全不变，只是幅度小了一半，这 称为线性调制。 F(w)
F(w) A A/2 A/2
-w1
w1
w
-w
0
w
26
信道与干扰
信道模型为：
SO (t ) f ( Si (t )) n(t ) 令f (t ) k (t ),则 SO (t ) k (t ) Si (t ) n(t )
R() n F ()
B
1
(H Z )
17
功率频谱和能量频谱
信号尤其是电信号是具有功率或者能量的。信 号的能量用归一化能量（简称能量）来表示， 其定义为信号电压或电流f(t)在1欧姆电阻上所耗 散的能量。它可以写为：
E
f
2
(t )dt
显然，信号的能量只有在上述积分值有限时才具 有实际物理意义。能量有限的信号称为能量信号。 例如脉冲个数有限的信号是能量信号。对整个时 间轴上都存在的信号，例如周期性信号，其能量 概念没有意义。怎么办？ 18
t
3
一、信号波形
按照信号电压是否占满整个码元宽度划分： 信号电压占满整个码元宽度：不归零码。（上页） 信号电压占整个码元靠前的一部分宽度：归零码。
幅度 1 0 1 1 0 1 t +a 幅度 1 +a t +a 双极性归零码 0 1 1 0 1 单极性归零码
+a
4
交替极性码
码元0用无脉冲表示。 码元1交替用正极性与负极性脉冲表示。 优点：直流分量基本为0.
左移，波形不变
25
上式说明时域信号乘以COSWt，转换到频域上 来分析是将原来信号频谱向左右两侧分别搬移W， 而频谱的形状完全不变，只是幅度小了一半，这 称为线性调制。 F(w)
F(w) A A/2 A/2
-w1
w1
w
-w
0
w
26
信道与干扰
信道模型为：
SO (t ) f ( Si (t )) n(t ) 令f (t ) k (t ),则 SO (t ) k (t ) Si (t ) n(t )
R() n F ()
B
1
(H Z )
17
功率频谱和能量频谱
信号尤其是电信号是具有功率或者能量的。信 号的能量用归一化能量（简称能量）来表示， 其定义为信号电压或电流f(t)在1欧姆电阻上所耗 散的能量。它可以写为：
E
f
2
(t )dt
显然，信号的能量只有在上述积分值有限时才具 有实际物理意义。能量有限的信号称为能量信号。 例如脉冲个数有限的信号是能量信号。对整个时 间轴上都存在的信号，例如周期性信号，其能量 概念没有意义。怎么办？ 18
t
3
一、信号波形
按照信号电压是否占满整个码元宽度划分： 信号电压占满整个码元宽度：不归零码。（上页） 信号电压占整个码元靠前的一部分宽度：归零码。
幅度 1 0 1 1 0 1 t +a 幅度 1 +a t +a 双极性归零码 0 1 1 0 1 单极性归零码
+a
4
交替极性码
码元0用无脉冲表示。 码元1交替用正极性与负极性脉冲表示。 优点：直流分量基本为0.
通信原理6-数字信号的基带传输
简单二元码：一个信息码元用1位的二元码来表示 1B2B码型
– 原始的二元码一个码元，用一组2位的二元码来表示
1. 二元码：
数字双相码（曼彻斯特码）
– 用一个周期的方波表示1，用它的反相波形表示0， 并且都是双极性非归零脉冲。
– 等效于用2位码表示信息中的一位。规定：10表示0， 01表示1
数字双相码优点
1. 二元码：幅度取值为两种电平，对应二进制码的1和0。
单极性非归零码（NRZ (L)单极性）
用高电平和低电平（零电平）分别表示二进制码1 和0，在整个码元期间电平保持不变。
1. 二元码：
双极性非归零码（NRZ (L)双极性）
用正电平和负电平分别表示二进制码1和0，在整个 码元期间电平保持不变。 双极性码没有直流分量
因此，简单二元码只适合机内和近距离传输
1. 二元码：
差分码（NRZ (M) NRZ (S) ）
– 1和0分别用电平的跳变和不变来表示 – 1变0不变，称为传号差分码，记为NRZ (M) – 0变1不变，称为空号差分码，记为NRZ (S) – 在0和1之间具有相对的关系，又称相对码
简单二元码的改进
第六章 数字信号的基带传输
第六章 数字信号的基带传输
数字信息在一般情况下可以表示为一个数字序列{an} ： …, a-2 , a-1 , a0 , a1 , a2 , a3 , …, an ,…
an是数字所序占列的的频基带通本常单从元低，频称和为直流码开元始。
数字基带信号：是数字信息的电脉冲表示。 数字基带传输系统：不使用调制和解调装置而
– 利用传号交替反转规则，可进行宏观检测。 – 当信息中出现连0码时，定时提取存在困难。
n阶高密度双极性码（HDBn码）：
– 原始的二元码一个码元，用一组2位的二元码来表示
1. 二元码：
数字双相码（曼彻斯特码）
– 用一个周期的方波表示1，用它的反相波形表示0， 并且都是双极性非归零脉冲。
– 等效于用2位码表示信息中的一位。规定：10表示0， 01表示1
数字双相码优点
1. 二元码：幅度取值为两种电平，对应二进制码的1和0。
单极性非归零码（NRZ (L)单极性）
用高电平和低电平（零电平）分别表示二进制码1 和0，在整个码元期间电平保持不变。
1. 二元码：
双极性非归零码（NRZ (L)双极性）
用正电平和负电平分别表示二进制码1和0，在整个 码元期间电平保持不变。 双极性码没有直流分量
因此，简单二元码只适合机内和近距离传输
1. 二元码：
差分码（NRZ (M) NRZ (S) ）
– 1和0分别用电平的跳变和不变来表示 – 1变0不变，称为传号差分码，记为NRZ (M) – 0变1不变，称为空号差分码，记为NRZ (S) – 在0和1之间具有相对的关系，又称相对码
简单二元码的改进
第六章 数字信号的基带传输
第六章 数字信号的基带传输
数字信息在一般情况下可以表示为一个数字序列{an} ： …, a-2 , a-1 , a0 , a1 , a2 , a3 , …, an ,…
an是数字所序占列的的频基带通本常单从元低，频称和为直流码开元始。
数字基带信号：是数字信息的电脉冲表示。 数字基带传输系统：不使用调制和解调装置而
– 利用传号交替反转规则，可进行宏观检测。 – 当信息中出现连0码时，定时提取存在困难。
n阶高密度双极性码（HDBn码）：
数字基带信号的码型
5.数字双相码
编码规则：用一个周期的方波表示二进制信号“1”，
而用它的反相波形表示“0” 。 特点：频谱中存在很强的定时分量，不受信源统计特 性的影响，而且不存在直流分量。这些优点是用频带 加倍来换取的。
6.传号反转码（CMI）
编码规则：二进制信号中的“1” 交替地用“11”和“00”
表示；“0”码则固定地用“01”表示。
HDB3码的编码虽然比较复杂，但译码却比较简单。 从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，于是也断 定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连 0码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。 代码： 1 000 0 1 AMI码： -1 0 0 0 0 +1 -1 0 0 0 -V +1 HDB3码：-1 0 0 0 -V +1 000 0 1 0 0 0 0 -l 0 0 0 +V -1 0 0 0 +V -1 1 000 0 1 1 +l 0 0 0 0 -1 +1 +l 0 0 0+V -1 +1 +l -B 0 0-V +1 -1
特点：没有直流分量；有频繁出现的波形跳变，便于恢复
定时信号；而且具有检错能力。
7.密勒码
编码规则：用码元周期中点出现跳变表示“1”，否
则表示“0”；但当出现连续“0”时，则在前一个 “0”结束（后一个“0”开始）时出现电平跳变。 特点：Miller码脉冲宽度最大为两个码元周期，最 小为一个码元周期，可以检测传输误码或线路故障。
3、不具备内在的检测错误能力。
4.差分码
编码规则：二进制信号“1”、“0”分别用电平跳变或不
变表示。以电平跳变表示“1”，则称为传号差分码。以电 平跳变表示“0”，则称为空号差分码。 由于差分码中只具有相对意义，所以又称相对码。 特点：可以消除设备初始状态的影响，在相位调制系统中 可用于解决载波相位模糊问题。
13 信道编码 码型选择与误码控制
•
• •
•
•
一般地，对于分组码，可得出以下三条关于最 小码距与检错纠错能力间关系的结论。 (1)在一个码组内为了检知e个误码，要求最小 码距应满足d0≥e+1; (2)在一个码组内为了纠正t个误码，要求最小 码距应满足d0≥2t+1; (3)在一个码组内为了纠正t个误码并同时检知 e个误码(e＞t)，最小码距应满足d0≥e+t+1。 对于上述结论，可通过图5-8示明之。
13.5.2 什么是前向纠错？ • 在数字电视广播传输前，发送端发送能赖以纠正 错误的编码，接收端根据收到的码和编码规则来 纠正传输错误的方式叫前向纠错。因其不需要反 馈通道，实时性又好，适合在单向的广播式服务 型态中使用。
•
• 1 数字电视中常用的纠错编码 • ① RS码 • RS码即里德-所罗门码，是能够纠正多个错 误的纠错码，纠错能力强，构造方便，易于实现。 • ②卷积码 • 卷积码非常适用于纠正随机错误，但是，解码 算法本身的特性却是：如果在解码过程中发生错 误，解码器可能会导致突发性错误。在卷积码的 上部采用RS码块， RS码适用于检测和校正那些 由解码器产生的突发性错误。 • ③ Turbo码 • Turbo码的运行速率达40Mb/s。该芯片集成了 一个32×32 交织器，据报道其性能至少和传统的 RS 外码和卷积内码的级联一样好。
13.4.3 编码效率和码重
1 编码效率 • 通常，将每个码组内信息码元数 k 值与总码元数 n 值之比η ＝k/n称为信道编码的编码效率，即 • η＝k/n＝k/(k+r)
2 码重 • 在分组编码中，每个码组内码元“1” 的数目 称为码组的重量，简称码重。 3.最小码距与检错和纠错能力的关系 • 最小码距d0的大小与信道编解码检错纠错能力 密切相关。
实验五 码型变换实验
<4>AMI解码实验
<5>HDB3解码实验
a、关闭系统电源，保持上述三种编码实验连线不变，继续增加以下连线：
源端口
目的端口
测试端口
码型变换：编码输出2
码型变换：解码输入2
码型变换：解码输出处
b、分别观察双路输出1，双路输出2，并与解码输入2进行比较。
c、观察并记录测试口的波形，并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）
<6>BRZ解码实验
a、关闭系统电源，保持上述三种编码实验连线不变，继续增加以下连线：
源端口
目的端口
测试端口
码型变换：BRZ
码型变换：BRZ解码输入
码型变换：解码输出处
b、观察“BRZ-1”处输出波形，并与“BRZ解码输入”处波形进行比较。
c、观察并记录测试口的波形，并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）
4.观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
实验器材
1.信号源模块
2.码型变换模块
3.20M双踪示波器一台
4.连接线若干
实验原理
编码规则
二元码
最简单的二元码中基带信号的波形为矩形，幅度取值只有两种电平。常用的二元码有如下几种：
<1>NRZ码
<7>BNRZ解码实验
a、关闭系统电源，保持上述三种编码实验连线不变，继续增加以下连线：
源端口
目的端口
测试端口
码型变换：BNRZ
码型变换：解码输入2
<5>HDB3解码实验
a、关闭系统电源，保持上述三种编码实验连线不变，继续增加以下连线：
源端口
目的端口
测试端口
码型变换：编码输出2
码型变换：解码输入2
码型变换：解码输出处
b、分别观察双路输出1，双路输出2，并与解码输入2进行比较。
c、观察并记录测试口的波形，并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）
<6>BRZ解码实验
a、关闭系统电源，保持上述三种编码实验连线不变，继续增加以下连线：
源端口
目的端口
测试端口
码型变换：BRZ
码型变换：BRZ解码输入
码型变换：解码输出处
b、观察“BRZ-1”处输出波形，并与“BRZ解码输入”处波形进行比较。
c、观察并记录测试口的波形，并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）
4.观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
实验器材
1.信号源模块
2.码型变换模块
3.20M双踪示波器一台
4.连接线若干
实验原理
编码规则
二元码
最简单的二元码中基带信号的波形为矩形，幅度取值只有两种电平。常用的二元码有如下几种：
<1>NRZ码
<7>BNRZ解码实验
a、关闭系统电源，保持上述三种编码实验连线不变，继续增加以下连线：
源端口
目的端口
测试端口
码型变换：BNRZ
码型变换：解码输入2