基带传输码型研究

本科学年论文学院物理电子工程学院专业电子科学与技术专业年级2010级姓名乔红玉论文题目基带传输码型研究指导教师郭建涛职称副教授成绩2012年5月30日学号：20105044034目录摘要：···························································································1Abstract····························································································11引言······························································································12数字基带传输系统············································································22.1数字基带传输概念及研究意义·····················································22.2数字基带传输系统····································································23基带传输码型研究············································································33.1码型的基本概念·······································································33.2码型问题的提出·······································································43.3对基带传输码型的要求······························································43.4基带传输常用码型····································································53.5码间干扰与扰码技术·································································74结论······························································································9参考文献：······················································································10致谢·······························································································101基带传输码型研究学生姓名：乔红玉学号：20105044034学院：物理电子工程学院专业：电子科学与技术指导老师：郭建涛职称：副教授摘要：数字通信是信息经编码变换处理后，以数字信号在信道上传输的，较之于模拟通信有很大的优点。数字通信有基带传输和频带传输两种方式，而基带传输系统在数字通信中有重要的代表性。在实际的基带传输系统中，并不是所有类型的基带电波形都能在信道中传输，因此，基带传输的传输码型变换是传输过程的重要环节，因此对于传输码型的设计有一定的要求。了解常用码型及存在的误码原因，对传输码型进行初步的研究。本文主要对数字基带传输系统码型进行了探讨。关键词：数字基带传输系统；基带传输码型；码型初步研究BasebandTransmissionCodepatternResearchAbstract:digitalcommunicationistheinformationtheencodedtransformafterprocessing,withdigitalsignaltransmittedoninthechannel,duringthesimulationofcommunicationhasalotofadvantages.Digitalcommunicationhavebasebandtransmissionandfrequencytransmissiontwoways,andbasebandtransmissionsystemindigitalcommunicationhasanimportantrepresentative.Intheactualbasebandtransmissionsystem,andnotalltypesofbasebandelectricwavecaninthechanneltransmission,therefore,thetransmissioncodepatterntransformbasebandtransmissionistheimportantlinkofthetransmissionprocess,thedesignofthecodepatternfortransmissionhaverequirement.Understandcodepatterncommonlyusedandtheexistingerrorcausesoftransmissioncodepatternpreliminarilystudied.Thispapermainlytothedigitalbasebandcodepatterntransmissionsystemisdiscussed.Keywords:digitalbasebandtransmissionsystem;codepatternpreliminaryresearch;codepatternbasebandtransmission1引言2按传输信号是模拟信号还是数字信号，分为模拟通信系统和数字通信系统；按传输信号是基带信号还是频带信号，分为基带通信系统和频带(调制)通信系统；如果传输的是数字信号,同时也是基带信号,则称这种系统为“数字基带通信系统”。实际的例子有：USB通信、RS232串口通信、局域网通信等等，主要用于近距离有线通信[7]。在研究基带传输的同时，对传输码型的研究也是必不可少的。常用的传输码有单极性非归零码、双极性非归零码、单极性归零码、双极性归零码、差分码、数字双相码、传号反转编码（CMI码）、密勒码、传号交替反转码、三阶高密度双极性码等。在传输过程中码型变换时，易产生误码现象，导致信号输出错误。因此对码型的研究更显得尤为重要。2数字基带传输系统2.1数字基带传输概念及研究意义1.概念原始信号所固有的基本频带称为基带。未经调制等频率变换处理的原始数据信号称为基带信号。在数据通信中直接传输基带信号的方式称为基带传输。计算机、电传机等数字设备输出的二进制序列代码，PCM或ΔM方式输出的码组等等都是数字基带信号。由于数字基带信号往往包含丰富的低频分量，甚至直流分量，因此适合于在具有低通特性的有线信道中近距离直接传输，我们称之为数字基带传输。用来传输数字基带信号的通信系统称为数字基带传输系统[5]。2.研究意义在利用双绞线电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用了数字基带传输方式；数字基带传输中包含频带传输的许多基本问题，也就是说，基带传输系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题；任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系统来研究。2.2数字基带传输系统基带传输系统的基本结构如下图1所示。它主要由信道信号形成器、信道、接收滤波器和采样判决器组成。为了保证系统可靠有序地工作，还应有同步机制。3图1传输系统基本结构脉冲形成器：由于传输系统输入端通常是码元速率Rb码元宽度Tb的二进制脉序列(dk)，由于这种单极性码含有直流和低频成分，而一般有线信道低频特性比较差，很难传输零频率附近的分量，因而单极性码不太适合在信道中直接传输，需用脉冲形成器形成适合于信道传输中的各种码型，如双极性码。发送滤波器：脉冲形成器输出的码型是以矩形脉冲为基础的，这种码型占有频带宽(含高频分量)，为了更适合信道传输等要求，用传输函数HT(w)的发送滤波器使之变成平滑的波形。信道：信道是允许基带信号通过的介质，通常为有线信道，如市话电缆、架空明线等。接收滤波器：传输函数为HR(w)接收滤波器的主要作用是滤除带外噪声，均衡信道特性，使输出的基带波形有利于采样判决。抽样判决器和码元再生器：抽样判决器是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，然后由码元再生电路实现码型反变换，以恢复或再生基带信号。定时脉冲和同步提取电路：抽样判决器在信道特性不理想及有噪声干扰的情况下，正确恢复出原来的基带信号，须同步提取电路完成从接收滤波器的输出信号中提取定时脉冲，从而保证收发两端的码元一一对应实现同步[1]。3基带传输码型研究3.1码型的基本概念码型～数字基带信号可以以不同形式的电脉冲出现，电脉冲的存在形式称为码型。码型编码～通常把数字信号的电脉冲表示过程称为码型编码或码型变换，由脉冲形成器输入信道接收滤波器S(t)e(t)输出噪声n(t)抽样判决器同步提取电路发送滤波器码元再生器定时脉冲4码型还原为原来数字信号的过程称为码型译码。线路传输码型～在有线信道中传输的数字基带信号又称为线路传输码型。3.2码型问题的提出在任何通信系统中，由于信号传输的距离产生了人们感到最头痛的问题——尽管所有通信设备均正常工作，但由于信道特性不理想及噪声干扰引起数据丢失、误码和同步失控。为解决这些问题，在通信系统设计中除了采用容错技术、改善信道特性及其它相应措施外，根据信道特性、传输速率及使用环境，选择适当的码形也是十分重要的一环。码形选择得好，不仅可以使系统易实现，更重要的是可尽量减小信道特性及嗓声干扰带来的甚至用其它措施也难以解决的数据丢失、误码及同步失控[2]。3.3对基带传输码型的要求○1传输码型的功率谱中应不含直流分量，同时低频分量要尽量少:满足这种要求的原因是PCM端机、再生中继器与电缆线路相互连接时，需要安装变量器，以便实现远端供电（因设置无人站）以及平衡电路与不平衡电路的连接。○2传输码型的功率谱中高频分量应尽量少:这是因为一条电缆中包含有许多线对，线对间由于电磁感应会引起串音，且这种串音随频率的升高而加剧。○3便于定时时钟的提取:传输码型功率谱中应含有定时钟信息，以便再生中继器或接收端能提取必需的定时钟信息。○4传输码型应具有一定的检测误码能力:数字信号在信道中传输时，由于各种因素的影响，有可能产生误码，若传输码型有一定的规律性，那么就可根据这一规律性来检测是否有误码，即做到自动监测，以保证传输质量。○5对信源统计依赖性最小:信道上传输的基带传输码型应具有对信源统计依赖最小的特性，即对信源经信源编码后，直接转换的数字信号的类型不应有任何限制（例如“1”和“0”出现的概率及连“0”多少等）。○6要求码型变换设备简单、易于实现；由信息源直接转换的数字信号不适合于直接在电缆信道中传输，需经码型变换设备转换成适合于传输的码型，要求码型变换设备要简单、易于实现[5]。53.4基带传输常用码型在实际的基带传输系统中，并不是所有代码的电波形都能在信道中传输。例如：含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。又如，当消息代码中包含长串的连续1或0时，非归零波形呈现出连续的固定电平，因而无法获取定时信息。对常用码型[5]的分类，如下