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数字基带信号

在数字通信系统中,未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始,称为数字基带信号。 [1]

数字基带信号是数字信息的电波形表示,它可以用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。数字基带信号(以下简称基带信号)的类型有很多。以矩形脉冲为例,几种基本的基带信号波形,如图1~6所示。

1.单极性不归零波形

如图1所示,单极性不归零波形是一种简单的基带信号波形。它用正电平和零电平分别对应二进制码“1”和“0”;或者说,它在一个码元时间内用脉冲的有或无来表示“1”和“0”。该波形的特点是电脉冲之间无间隔,极性单一,易于用TTL、CMOS电路产生;缺点是有直流分量(平均电平不为零),要求传输线路具有直流传输能力,因而不适应有交流耦合的远距离传输,只适用于计算机内部或极近距离(如印制电路板内核机箱内)的传输。

2.双极性不归零波形

如图2所示,双极性不归零波形,它用正、负电平的脉冲分别表示二进制代码“1”和“0”。因其正负电平的幅度相等、极性相反,故当“1”和“0”等概率出现时无直流分量,有利于在信道中传输,并且在接收端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。在ITU-T制定的V.24接口标准和美国电工协会(EIA)制定的RS-232C接口标准中均采用双极性波形。

3.单极性归零波形

所谓归零波形是指它的有电脉冲宽度tao小于码元宽度T,即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常,归零波形使用半占空码。如图3所示,单极性归零波形,从单极性归零波形可以直接提取定时信息,它是其他码型取位同步信息时常采用的一种过渡波形。

4.双极性归零波形

如图4所示,双极性归零波形,它兼有双极性和归零波形的特点。由于其相邻脉冲之间存在零电位的间隔,使得接收端很容易识别出每个码元的起止时刻,从而使收发双方能保持正确的位同步。

5.差分波形

如图5所示,差分波形,是用相邻码元的电平跳变和不变来表示消息代码,而与码元本身的电位或极性无关。图中,以电平跳变表示“1”,以电平不变表示“0”,上述规定也可以反过来。由于差分波形是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码,因此也称相对码波形,而相应地称单极性或双极性波形为绝对码波形。用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响,特别是在相位调制系统中可用于解决载波相位模糊问题。

6.多电平波形

前述各种波形的电平取值只有两种,即一个二进制码对应于一个脉冲。为了提高频带利用率,可以采用多电平波形或多值波形。如图6所示,给出了一个四电平波形2B1Q(两个比特用四级电平中的一级表示),其中11对应+3E,10对应+E,00对应-E,01对应-3E。由于多电平波形的一个脉冲对应多个二进制码,在波特率相同的条件下,比特率提高了,因此多电平波形在频带受限的高速数据传输系统中得到广泛应用。

需要指出的是,表示信息码元的单个脉冲的波形并非一定是矩形的。根据实际需要和信道情况,还可以是高斯脉冲、升余弦脉冲等其他形式。

1.不归零与归零

单极性不归零波形有直流分量,需有直流传输的系统机制。归零码改善这种情况。

归零码可以提取位同步信息。

[2]


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