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2.5 数字基带信号及其频谱特性

2.5.1 数字基带信号

为了分析消息在数字基带传输系统中的传输过程,首先分析数字基带信号及其频谱特性是必要的。

数字基带信号(以下简称为基带信号)的类型举不胜举。现以由矩形脉冲组成的基带信号为例,介绍几种基本的基带信号波形,如图2-8所示。

图2-8 几种基本的基带信号波形

(1)单极性码波形

设消息代码由二进制符号0、1组成,则单极性码波形的基带信号可用图2-8(a)表征。这里,基带信号的0电位及正电位分别与二进制符号0及1一一对应。从图2-8(a)容易看出,这种型号在一个码元时间内,不是有电压(或电流),就是无电压(或电流),电脉冲之间无间隔,极性单一。该波形经常在近距离传输(比如在印制板内或相近印制板之间传输)时被采用。

(2)双极性码波形

双极性码波形就是二进制符号0、1分别与正、负电位相对应的波形,如图2-8(b)所示,其电脉冲之间也无间隔。但由于其是双极性波形,故当0、1符号可能出现时,将无直流成分。该波形常在CCITT系列接口标准或RS-232C接口标准中使用。

(3)单极性归零码波形

单极性归零码波形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位,如图2-8(c)所示。该波形常在近距离内进行波形变换时使用。

(4)双极性归零码波形

双极性归零码波形是双极性码波形的归零形式,如图2-8(d)所示,此时对应每一个符号都有零电位的间隙产生,即相邻脉冲之间必定留有电零位的间隔。

(5)差分码波形

这是一种把信息符号0和1反映在相邻码元的相对变化上的波形。比如,以相邻码元的电位改变表示符号1,而以电位不改变表示符号0,如图2-8(e)所示。当然,上述规定也可以反过来。这种码波形在形式上与单极性码或双极性码波形相同,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。差分码波形也称相对码波形,相应地称前面的单极性或双极性码波形为绝对波形。差分码波形常在相位调制系统的码变换器中使用。

(6)多元码波形

上述各种信号都是一个二进制符号对应一个脉冲码元,实际上还存在多于一个二进制符号对应一个脉冲码元的情形。这种波形统称为多元码波形或多电平码波形。例如,若令两个二进制符号00对应+3E,01对应+1E,10对应−1E,11对应−3E,则所得波形为4元码波形或4电平码波形,如图2-8(f)所示。由于这种波形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。

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、半余弦脉冲等。这说明,信息符号并不是与唯一的基带波形相对应。若令 g 1 t )对应二进制符号0, g 2 t )对应二进制符号1,码元的间隔为 T s ,则基带信号可表示为

其中, a n 表示第 n 个信息符号对应的电平值(0、1或-1、1等)则

由于 a n 是信息符号所对应的电平值,其是一个随机量,因此通常在实际中遇到的基带信号都是一个随机的脉冲序列。 OLG6VTAq8NW9Y3y+feXMHkmWl2HyGKvefU3LCtM0lEzJkymkZ5InFCBtUlzvqPQ4

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