通信原理教程chapter5

作者: 今日你学左米啊 | 来源:发表于2019-07-22 10:33 被阅读0次

通信原理教程chapter5

工作卡壳烦心著

教材用的是《通信原理教程》(第三版)--樊昌信著

第五章基带数字信号的表示和传输

[TOC]

概述

为了在信道上传输信号,显然我们不能直接将上章所得到的数字信号直接拿去调制(信道传输),原因有下:

含有直流分量和低频分量,调制后易产生高的载波分量
若信号含有连0(1)情况下,无法同步载波
信号的频谱不符合信道的传输特性
etc

以上原因我们可以通过两个手段来解决:

采用不同的信号波形
采用不同的信号码型

基带数字电路的波形

总的波形大概有这几种(传号差分码请忽略)

image

单极性波形

这个比较简单,就是:

$0\rightarrow 0 \quad\quad 1\rightarrow V$

适合应用在近距离传输

这个的一个致命的弱点是,这种波形有直流分量.见下与双极性波形比较

双极性波形

这个比上一步要复杂一点点,主要是
$0\rightarrow -V \quad\quad 1\rightarrow V$
虽说只是一个小小的变化,但是带来的优点还是很显著的:

单极性波形有直流分量,双极性波形只有交流分量
为了突出这一点,我们不妨对以下两个信号作傅里叶变换:
2
这对学过信号与系统的我们来说及其简单,左边可当做是个简单的矩形脉冲:
$f_1(t) = p_1(t) \rightarrow F_1(j\omega) = Sa(\omega/2)$
右边也可以由左边轻松得出:
$f_2(t) = p_1(t+\frac12) - p_1(t-\frac12) \rightarrow F_2(j\omega) = Sa(\omega/2)e^{j\omega/2}-Sa(\omega/2)e^{-j\omega/2}\\\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2jSa(\omega/2)sin(\omega/2)$

分别把 $\omega=0$ 代入,稍微运用一下高数的等价无穷小,大概大家就懂为什么了

双极性波形节省能源
当信号的"0"和"1"等概率出现时,可见得单极性的平均功率是 $V^2/2$ ,而双极性码是 $V^2/4$ 这里要说一下的是,归一化功率,因为单极性码的范围是0-V,而双极性码是-V-V,所以要先将双极性码缩一倍再计算,才有正确结果
判别门限设置简单,双极性只需要设置在0点就完事了,单极性要设置在V/2,故随不同设备要重新弄.

为了加深大家的印象,这里贴一张单极性转双极性的电路图
[图片上传失败...(image-6c5e07-1563721886597)]
第一级是反相比例放大器,第二级是反相比例加法电路,有兴趣的同学不妨研究下

为了继续加深大家的印象,这里介绍一下RS232接口就是用的双极性波形负逻辑接口

单极性归零波形

双极性归零波形

主要在于归零(RZ)这一步,即信号脉冲宽度小于码元宽度,剩下的时间会归到0,这里要留意的是单极性归零波形,他的0和1的编码是反过来的.头两个是不归零波形(NRZ)

差分波形

差分编码下的波形,大家可以参考图片看看.

多电平波形

概念过于简单,不做介绍,自己看书.在高速数字通信系统中会用到.

基带数字信号的传输码型

AMI码

AMI的全称是传号交替反转码.编码规则很简单,就是"0"不变,"1"反转(交替为"+1"和"-1")

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$HDB_3$ 码

$HDB_3$ 是AMI的一个改进,在4个连0的时候最后一位会变成"破坏码元V"来复制前一个1的状态.为了符合极性相反的原则,我们要尽可能的让相邻两个"破坏码元"之间的极性是相反的.
易知,当相邻两个破坏码元之间有奇数个非"0"码元的时候,破坏码元之间是反极性的.当有偶数个非"0"码元的时候,破坏码元之间是同极性的.这个时候我们就需要插入一位"B"来平衡极性了.