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《通信原理》第二十一讲

第5章数字基带传输系统

§ 数字基带传输概述

来自数据终端的原始数据信号,如计算机输出的二进制序列,电传机输出的
代码,或者是来自模拟信号经数字化处理后的PCM 码组等等都是数字信号。这些
信号往往包含丰富的低频分量,甚至直流分量,称之为数字基带信号。在某些有
线信道中,特别是传输距离不太远的情况下,数字基带信号可以直接传输,称之
为数字基带传输。而大多数信道,如各种无线信道和光信道,数字基带信号必须
经过载波调制,把频谱搬移到高载处才能在信道中传输,这种传输称为数字频带
(调制或载波)传输。
基带传输系统的基本结构如图 5-1 所示。它主要由信道信号形成器、信道、
接收滤波器和抽样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作,还应有同步系统。

图 5-1 数字基带传输系统

信道信号形成器把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号,这种
变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。
信道是允许基带信号通过的媒质,通常为有线信道,信道的传输特性通常
不满足无失真传输条件,甚至是随机变化的。另外信道还会进入噪声。
接收滤波器滤除带外噪声,对信道特性均衡,使输出的基带波形有利于抽
样判决。
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。
图 5-2 给出了图 5-1 所示基带系统的各点波形示意图。其中(a)是输入的基
带信号, (b)是进行码型变换后的波形,(c)对(a)而言进行了码型及波形的变换,
是一种适合在信道中传输的波形,(d)是信道输出信号,显然由于信道频率特性
不理想,波形发生失真并叠加了噪声,(e)为接收滤波器输出波形,与(d)相比,
失真和噪声减弱,(f)是位定时同步脉冲。(g)为恢复的信息,其中第 4 个码元发
生误码。误码的原因之一是信道加性噪声,之二是传输总特性(包括收、发滤波
器和信道的特性)不理想,使码元之间相互串扰。显然,接收端能否正确恢复信
息,在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰,这两点也正是本章讨论的重点。


图 5-2 基带系统各点波形示意图
§ 数字基带信号及其频谱特性
一、数字基带信号
数字基带信号是指消息代码的电波形,它是用不同的电平或脉冲来表示相应
的消息代码。下面就以矩形脉冲为例介绍几种最常见的基带信号波形。

图 5-3 几种常见的基带信号波形

a) 单极性不归零波形
这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1,其特点是极
性单一,有直流分量,脉冲之间无间隔。另外位同步信息包含在电平的转换之中,
当出现连 0 序列时没有位同步信息。
b) 双极性不归零波形
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码 1、0,当 0、1 符号等可能出现时
无直流分量。这样,恢复信号的判决电平为零值,因而不受信道特性变化的影响,
抗干扰能力也较强。
c) 单极性归零波形
有电脉冲宽度小于码元宽度,每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电
平所以称为归零波形。单极性归零