最后编辑于: 2010-03-10 10:16 | 分类: 通信技术 | 标签: | 浏览数: 92 | 评论数: 0
所谓数字基带信号，就是消息代码的电脉冲表示――电波形。在实际基带传输系统中，并非所有的原始数字基带信号都能在信道中传输，例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变；再例如，一般基带传输系统都是从接收到的基带信号中提取位同步信号，而位同步信号却又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连 “0” 符号，则基带信号可能会长时间出现 0 电位，从而使位同步恢复系统难以保证位同步信号的准确性。实际的基带传输系统还可能提出其它要求，从而导致对基带信号也存在各种可能的要求。归纳起来，对传输用的基带信号的要求主要有两点：
本节讨论前一问题，后一问题将在下面几节中讨论。
传输码（常称为线路码）的结构将取决于实际信道的特性和系统工作的条件。概括起来，在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则：
上述各项原则并不是任何基带传输码型均能完全满足，往往是依照实际要求满足其中若干项。
数字基带信号的码型种类繁多，下面仅以矩形脉冲组成的基带信号为例， 介绍一些目前常用的基本码型。
常用的数字基带传输码型有以下几种，它们的波形示于下图。
单极性 NRZ 码如上图（ a ）所示。在表示一个码元时，二进制符号 “1”和“0” 分别对应基带信号的正电平和零电平，在整个码元持续时间，电平保持不变。单极性 NRZ 码具有如下特点：
由于单极性 NRZ 码的诸多缺点，基带数字信号传输中很少采用这种码型，它只适合极短距离传输。
在此编码中，“1”和“0”分 别对应正、负电平，如上图（ b ）所示。其特点除与单极性 NRZ 码特点 1、2、4 相同外，还有以下特点：
双极性 NRZ 码常在 CCITT的V系列接口标准或 RS-232接口标准中使用。
归零码是指它的有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电平，即还没有到一个码元终止时刻就回到零值的码型。
单极性归零码如上图（ c ）所示，在传 送 “l” 码时发送1个宽度小于码元持续时间的归零脉冲；在传送“0”码时不发送脉冲。
脉冲宽度 与 码元宽度 之比 叫占空比。
单极性RZ码与单极性NRZ码比较，缺点是发送能量小、占用频带宽，主要优点是可以直接提取同步信号。
此优点虽不意味着单极性归零码能广泛应用到信道上传输，但它却是其它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型。
即对于适合信道传输的，但不能直接提取同步信号的码型，可先变为单极性归零码，再提取同步信号。
双极性归零码构成原理与单极性归零码相同，如上图（ d ）所示。 “ 1”和“0” 在传输线路上分别用正和负脉冲表示，且相邻脉冲间必有零电平区域存在。
对于双极性归零码，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，以便准备下一比特信息的接收。所以，在发送端不必按一定的周期发送信息。可以认为正负脉冲前沿起了启动信号的作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以经常保持正确的比特同步。即收发之间无需特别定时，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫自同步方式。
双极性归零码具有双极性非归零码的抗干扰能力强及码中不含直流成分的优点，应用比较广泛。
在差分码中， “1”、“0”分别用电平跳变或不变来表示。若用电平跳变来表示“1”，称为传号差分码（在电报通信中，常把“1”称为传号，把“0”称为空号），如上图（ e ）所示。
若用电平跳变来表示 “0”，称为空号差分码。由图可见，这种码型在形式上与单极性或双极性码型相同，但它代表的信息符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变化有关。差分码也称相对码，而相应地称前面的单极性或双极性码为绝对码。
差分码的特点是，即使接收端收到的码元极性与发送端完全相反，也能正确地进行判决。
AMI码的全称是传号交替反转码。此方式是单极性方式的变形，即把单极性方式中的 “0”码仍与零电平对应，而“1”码 对应发送极性交替的正、负电平，如上图（ f ）所示。这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列（故叫伪三元序列），其优点如下：
此外， AMI 码还有编译码电路简单等优点，是一种基本的线路码，得到广泛使用。
不过， AMI 码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。
为了保持 AMI 码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进 AMI 码，其中广泛为人们接受的解决办法是采用高密度双极性码 HDB n 。三阶高密度双极性码 HDB 3 码就是高密度双极性码中最重要的一种。
HDB 3 码的编码规则为：
① B 码和 V 码各自都应始终保持极性交替变化的规律，以便确保编好的码中没有直流成分；
② V 码必须与前一个码（信码 B ）同极性，以便和正常的 AMI 码区分开来。如果这个条件得不到满足，那么应该在四个连 “0”码的第一个“0”码位置上加一个与 V 码同极性的补信码，用符号 B' 表示，并做调整，使 B 码和 B' 码合起来保持条件 ① 中信码（含 B 及 B'）极性交替变换的规律。
例如：
（ a ）代码： 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1
（ b ）AMI 码： 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1
（ c ）加 V： 0 +1 0 0 0 V + -1 +1 0 0 0 V- 0 -1 0 +1
（ d ）加 B' 并调整 B 及 B' 极性： 0 +1 0 0 0 V + -1 +1 0 0 V- 0 +1 0 -1
（ e ）HDB 3： 0 +1 0 0 0 +1 –1 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理可以看出，每一破坏符号总是与前一非0符号同极性。据此，从收到的符号序列中很容易找到破坏点V，于是断定V符号及其前面的3个符号必定 是连“0”符号，从而恢复4个连“0” 码，再将所有的＋ 1 、－ 1 变 成 “1”后 便得到原信息代码。
HDB 3 的特点是明显的，它除了保持 AMI 码的优点外，还增加了使 连 “0” 串减少至不多于 3 个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是极为有利的。 HDB 3 是 CCITT 推荐使用的码型之一。
Manchester（曼彻斯特）码又称为数字双相码或分相码。它的特点是每个码元用两个连续极性相反的脉冲来表示。 如 “l”码用正、负脉冲表示，“0”码用负 、正脉冲表示，如图中（ g ）所示。
该码的优点是无直流分量， 最长连 “0”、连“l”数为2， 定时信息丰富，编译码电路简单。但其码元速率比输入的信码速率提高了一倍。
分相码适用于数据终端设备在中速短距离上传输。如以太网采用分相码作为线路传输码。
分相码当极性反转时会引起译码错误，为解决此问题，可以采用差分码的概念，将数字分相码中用绝对电平表示的波形改为用电平相对变化来表示。这种码型称为条件分相码或差分曼彻斯特码。数据通信的令牌网即采用这种码型。
CMI码是传号反转码的简称，其编码规则为： “1”码交替用“00”和“11”表示；“0”码用“01” 表示，图（ h ）给出其编码的例子。 CMI 码的优点是没有直流分量，且有频繁出现波形跳变，便于定时信息提取，具有误码监测能力。
由于 CMI 码具有上述优点，再加上编、译码电路简单，容易实现，因此，在高次群脉冲编码调制终端设备中广泛用作接口码型，在速率低于 8448kb/s 的光纤数字传输系统中也被建议作为线路传输码型。
除了上图给出的线路码外，近年来，高速光纤数字传输系统中还应用到 5B6B 码，其是将每 5位二元码输入信息编成 6位二元码码组输出（分相码 和CMI码属于 lB2B 类）。这种码型输出虽比输入增加 20 ％的码速，但却换来了便于提取定时、低频分量小、同步迅速等优点。
上面介绍的是用得较多的二进制代码，实际上还常用到多进制代码，其波形特点是多个二进制符号对应一个脉冲码元。
下图（ a ）、（ b ）分别画出了两种四进制代码波形。
其中图（ a ）为单极性信号，只有正电平，分别用＋ 3E 、＋ 2E 、＋ E 、 0 对应两个二进制符号（一位四进制） 00 、 01 、 10 、 11 ；
而图（ b ）为双极性信号，具有正负电平，分别用 +3E 、 +E 、 - E 、 - 3E 对应两个二进制符号（一位四进制） 00 、 01 、 10 、 11 。
由于这种码型的一个脉冲可以代表多个二进制符号，故在高数据速率传输系统中，采用这种信号形式是适宜的。多进制码的目的是在码元速率一定时可提高信息速率。
实际上，组成基带信号的单个码元波形并非一定是矩形的。根据实际的需要，还可有多种多样的波形形式，比如升余弦脉冲、高斯形脉冲等。