1.3 信号的基带传输
1.3.1 模拟信号的基带传输
由声音、图像变换成的电信号都是模拟基带信号。模拟基带信号直接在信道中传输的传输方式称为模拟信号的基带传输。
最典型的模拟信号基带传输系统是电话用户接入网中的传输系统。用户接入网是指公共交换电话网(PSTN)中端局交换机与各用户连接的网络。电话信号以基带形式在用户接入网中传输,目前传输介质主要为双绞线。另一个常见的模拟信号基带传输的例子是音频信号、视频信号的传输,在摄像机、录像机、电视机以及其他音频、视频设备之间,声音、图像信号的短距离传输常常用基带形式传输。传输介质一般用特性阻抗为75 Ω的同轴电缆。
1.3.2 数字信号的基带传输
数据终端设备的原始数据信号以及模拟信号经数字化处理后的脉冲编码信号都是数字基带信号。数字基带信号直接在信道中传输的传输方式称为数字信号的基带传输。
1.3.2.1 数字基带信号的码型
数字基带信号是指数字信息的电脉冲表示,电脉冲的形式称为码型。数字基带信号的码型种类很多,这里介绍几种应用较广的数字基带信号的码型。
1. 单极性非归零码
数字信号的二进制码元1和0分别用高电平和低电平(常为零电平)两种取值来表示,在整个码元期间电平保持不变,此种码通常记做NRZ(NotReturn Zero)码,如图1.15(a)所示。这是一种最简单最常用的码型,很多终端设备输出的都是这种码。因为一般终端设备都有一端是固定的零电位,因此输出单极性码最为方便。
2. 双极性非归零码
数字信号的二进制码元1和0分别用正电平和负电平表示,在整个码元间电平保持不变,如图1.15(b)所示。双极性码元无直流成分,适合在无接地的传输线路上传输。
图1.15 几种常用的数字基带信号的码型
3. 单极性归零码
此码常记做RZ(Return Zero)码。与单极性非归零码不同,RZ码发送时,高电平在整个码元期间T内只持续一段时间τ,在其余时间则返回到零电平。发送零时用零电平,如图1.15(c)所示。τ/T称为占空比,通常使用半占空码。
4. 双极性归零码
它是双极性码型的归零形式,如图1.15(d)所示。由图可知,此时对应每一码元都有零电平的间隙,即使是连续的1和0,都能很容易地分辨出每一个码元的起止时间。
5. 差分码
在差分码中,1和0分别用电平的跳变和不跳变来表示。当用电平跳变表示1,电平不跳变表示0,称为传号差分码;而用电平跳变表示0,电平不跳变表示1,则称为空号差分码。如图1.15(e)和(f)所示。
6. 数字双相码
数字双相码又称曼彻斯特码。它是用一个周期的方波表示1,用它的反相波形表示0。这样就等效于用2位码表示信息中的1位码。一种规定是用10表示0,用01表示1,如图1.15(g)所示。
1.3.2.2 数字基带信号的传输原理
数字基带信号的传输模型如图1.16所示,相应各点的波形则如图1.17所示。
图1.16 数字基带信号的传输模型
图1.17 数字基带信号传输模型中各点的波形
基带信号(a)在到达接收端时,由于经过滤波器的滤波,受到信道特性的影响会失真,同时还会由于干扰和噪声的影响使波形的形状发生变化(b)。信号的失真可以用均衡器加以校正,经过均衡放大后,信号的波形已比较接近原信号(c)。然后将该信号送入整形电路进行整形(d),最后经过抽样判决,恢复基带信号(e)。
图1.17(e)显示的再生信号与图1.17(a)的发送信号有两点不同:一是产生传输延时,这是由于信道(尤其是发送、接收滤波器)造成的;二是发生误码,误码产生的原因主要是由于传输频带的限制造成矩形脉冲失真而产生拖尾,再加上信道噪声的干扰造成了误判。
从上述过程可以看出,抽样脉冲序列(f)与发端的时钟要严格同步,否则将直接影响判决结果。