數(shù)字基帶信號的碼型設(shè)計

《數(shù)字基帶信號的碼型設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、數(shù)字基帶信號的碼型設(shè)計一、前言近年來，隨著人規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜程度和技術(shù)難度降低，數(shù)字通信系統(tǒng)的主要缺點逐漸得到解決，因此數(shù)字傳輸方式H益受到歡迎。數(shù)字傳輸系統(tǒng)屮，傳輸對象通常是二元數(shù)字信息，而設(shè)計數(shù)字傳輸系統(tǒng)的基本考慮是選擇一組有限的離散的波形來表示數(shù)字信息。這些取值離散的波形可以是未經(jīng)調(diào)制的電信號，也可以是調(diào)制后的信號。未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號所占據(jù)的頻譜是從零域或很低頻率開始，稱為數(shù)字基帶信號。不經(jīng)載波調(diào)制而育?接傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)，稱為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。數(shù)字棊帶傳輸系統(tǒng)方框圖如圖一所示。圖一數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)方框圖目前，雖然數(shù)字基帶傳輸?shù)膽?yīng)用不是

2、很廣泛，但對于基帶傳輸系統(tǒng)的研究仍然十分有意義，主要是因為：1、在利用對稱電纜構(gòu)成的近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用了這種傳輸方式；2、隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，基帶傳輸方式也有迅速發(fā)展的趨勢；3、基帶傳輸中包含帶通傳輸?shù)脑S多基本問題；4、任何一個釆用線性調(diào)制的帶通傳輸系統(tǒng)，可以等效為一個基帶傳輸系統(tǒng)。二、基帶碼型的設(shè)計原則在實際的基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有的基帶波形都適合在信道中傳輸。比如遠距離傳輸時高頻分量衰減隨距離的增大而增大等，所以原始消息代碼必須編成適合于傳輸用的碼型。傳輸碼的結(jié)構(gòu)將取決于實際信道特性和系統(tǒng)工作的條件，在選擇傳輸碼型時，一般應(yīng)考慮以下幾點原則：1、不含

3、直流，且低頻分量盡量少；2、應(yīng)含有豐富的定時信息，以便于從接收碼流中提取定時信號；3、功率譜主瓣寬度窄，以節(jié)省傳輸頻帶；4、不受信息源統(tǒng)計特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變化；5、具有內(nèi)在檢錯能力，即碼型應(yīng)具有一定規(guī)律性，以便利用這一規(guī)律性進行宏觀監(jiān)測；6、編譯碼簡單，以降低通信延時和成本。三、常用的傳輸碼型1、單極性非歸零碼：（如圖二（小所示）編碼規(guī)則：信號脈沖的低電平和高電平分別表示二進制代碼“0”和“1”。優(yōu)點：電脈沖Z間無間隔，極性單一，易于用TTL、CMOS電路產(chǎn)生。缺點：有直流分量，不能直接提取同步信號，不具備檢錯能力。2、雙極性非歸零碼：（如圖二（b）所示）

4、編碼規(guī)則：信號脈沖的正、負(fù)電平分別表示二進制代碼"I"和“0”O(jiān)優(yōu)點：當(dāng)“0”、“1”符號等可能出現(xiàn)時無直流分量，有利于在信道屮傳輸;恢復(fù)信號的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強。缺點：不能直接提取同步信號，不具備檢錯能力。3、單極性歸零碼：（如圖二（c）所示）歸零波形：電脈沖寬度小于碼元寬度，每個電脈沖在小于碼元長度內(nèi)總要回到零電平，通常歸零波形使用半占空碼，即占空比為50%。編碼規(guī)則：發(fā)送“1”時在整個碼元期間高電平只持續(xù)一段時間，在碼元的其余時間內(nèi)返冋到零電平。優(yōu)點：可以直接提取定時信息。缺點：有直流分量，不具備檢錯能力。+0100101

5、1010(a)(b)圖二幾種基本的基帶信號波形（1）4、差分碼：（如圖三（3）所示）編碼規(guī)則：二進制信號“1”、“0”分別用電平跳變或不變表示。以電平跳變表示“1”，則稱為傳號差分碼。以電平跳變表示“0”，則稱為空號差分碼。由于差分碼中只具有相對意義，所以乂稱相對碼。優(yōu)點：無直流分量，可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，在相位調(diào)制系統(tǒng)中可用于解決載波相位模糊問題。缺點：出現(xiàn)連“0”時無法提取定時信號，不具備檢錯能力。5、數(shù)字雙相碼：（如圖三（b）所示）編碼規(guī)則：用一個周期的方波表示二進制信號“1”，而用它的反相波形表示“0”。優(yōu)點：頻譜中存在很強的定時分量，不受信源統(tǒng)計特性的影

6、響，而且不存在直流分量，編程過程簡單。缺點：這些優(yōu)點是用頻帶加倍來換取的，不具備內(nèi)在檢錯能力。01001011010(b)圖三幾種基本的基帶信號波形（2）6、傳號反轉(zhuǎn)碼：（如圖四（a）所示）編碼規(guī)則：二進制信號中的“1”交替地用“11”和“00”表示；“0”碼則固定地用“01”表示。優(yōu)點：沒有直流分量；有頻繁出現(xiàn)的波形跳變，便于恢復(fù)定時信號；而且具有檢錯能力。7、密勒碼：（如圖四（b）所示）編碼規(guī)則：用碼元周期屮點出現(xiàn)跳變表示“1”，否則表示“0”；但當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)“0”時，則在前一個“0”結(jié)束（后一個“0”開始）時出現(xiàn)電平跳變。優(yōu)點：Miller碼脈沖寬度最大為兩個碼元周

7、期，最小為一個碼元周期，可以檢測傳輸誤碼或線路故障。01001011010(a).(b).圖四兒種基本的基帶信號波形（3）8、傳號交替反轉(zhuǎn)碼：（如圖五所示）編碼規(guī)則：將單極性歸零碼的1碼元交替用正、負(fù)脈沖來表示，將二進制消息代碼“1”（傳號）交替地變換為傳輸碼的“+1”和“-1”，而“0”（空號）保持不變。AMI碼也稱為雙極碼、平衡對稱碼、偽三元碼等。優(yōu)點：沒有直流成分，且高、低頻分量少，編譯碼電路簡單，可利用傳號交替極性規(guī)律觀察誤碼情況，可提取位定吋分量。缺點：岀現(xiàn)長串連“0”時，造成提取定時信號困難。圖五傳號交替反轉(zhuǎn)碼波形9、HDBn