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第6章数字基带传输系统
思考题
6-1 数字基带传输系统的基本结构及各部分的功能如何？
答：（1）数字基带传输系统的基本结构：数字基带传输系统由发送滤波器、信道、接收滤波器、抽样判决器及定时和同步系统构成。如图6-1所示。
图6-1
（2）数字基带传输系统的各部分功能：
①发送滤波器（信道信号形成器）产生适合于信道传输的基带信号波形；
②信道是指允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道，如双绞线、同轴电缆等；
③接收滤波器接收信号，尽可能滤除信道噪声和其它干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决；
孙楠④抽样判决器在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号；
⑤定时和同步系统为抽样判决器提供准确的抽样时钟。
6-2 数字基带信号有哪些常用的形式？它们各有什么特点？它们的时域表示式如何？
答：（1）数字基带信号常见形式：单极性波形，双极性波形，单极性归零波形，双极性归零波形，差分波形和多电平波形。
（2）各自特点：
①单极性波：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，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适用与有交流耦合的远距离传输，只适用于近距离传输。
②双极性波形：正负电平幅度相等，极性相反，故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，不受信道特性变化影响，抗干扰能力强。
③单极性归零波形：电脉冲宽度小于码元宽度，信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。从单极性归零波形中可以直接提取定时信息。
④双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点。相邻脉冲之间存在零电位间隔，接收端很容易识别码元起止时刻，从而使收发双方保持正确的位同步。
⑤差分波形：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以解决载波相位模糊的问题。
⑥多电平波形：一个脉冲对应多个二进制码，提高了频带利用率。在波特率相同的情况下，可以提高信息传输速率。
（3）时域表示：
①单极性形用正电平和零电平分别对应二进制码“1”和“0”。
②双极性波形用正负电平的脉冲表示二进制1和0。
③单极性归零波形用正电平和零电平分别对应二进制码“1”和“0”，它的有电脉冲宽度τ小于码元宽度T n，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。
④双极性归零波形用正负电平的脉冲表示二进制1和0，同时码元终止时刻前总要回到零电平。
⑤差分波形以电平跳变表示“1”，以电平不变表示“0”。
⑥多电平波形表示为，式中，a n为第n个码元所对应的电平值（0，＋1或－1，＋1等）；T B为码元持续时间；g（t）为某种脉冲波形。
6-3 研究数字基带信号功率谱的意义何在？信号带宽怎么确定？
黄磊简历个人简介答：（1）研究数字基带信号功率谱的意义：通过频谱分析，可以确定信号需要占据的频带宽度，还可以获得信号谱中的直流分量、位定时分量、主瓣宽度和谱滚降衰减速度等信息。故可以针对信号谱的特点来选择相匹配的信道，或根据信道的传输特性来选择适合的信号形式或码型。
（2）信号带宽的确定：NRZ（τ＝T B）基带信号的带宽为；RZ（τ＝T B／2）基带信号的带宽为B s＝1／τ＝2f B。其中f B＝1／T B，是位定时信号的频率，它在数值上与码元速率R B相等。
6-4 构成AMI码和HDB3码的规则是什么？它们各有什么优缺点？
答：（1）编码规则
①AMI的编码规则：将消息码的“1”（传号）交替地变换为传输码的“＋1”和“－1”，
而“0”（空号）保持不变。
②HDB3的编码规则
a．先检查消息码的连“0”个数。当连“0”数目小于等于3时，则与AMI码的编码规则一样。
b．当连“0”数目超过3个时，则将每4个连“0”化作一小节，用“000V”替代。V（取值＋1或－1）应与其前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同（因为这破坏了极性交替的规则，所以V称为破坏脉冲）。
c．相邻的V码极性必须交替。当V码取值能满足（2）中的要求但不能满足此要求时，则将“0000”用“B00V”替代。B的取值与后面的V脉冲一致，用于解决此问题。因此，B称为调节脉冲。
d．V码后面的传号码极性也要交替。
（2）优缺点：
①AMI
a．优点：没有直流成分，且高、低频分量少，能量集中在频率为1／2码速处（教材图6-4）；编解码电路简单，且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况。
b．缺点：当原信码出现长连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。
③HDB3码
a．优点：保持了AMI的优点，同时还将连“0”码限制在3个以内，使得接收时能保证定时信息的提取。
b．缺点：HDB3编码复杂，但是解码比较简单。
6-5 简述双相码和差分双相码的优缺点。
www.kugou答：（1）双相码和差分双相码的优点：
①双相码的优点是只用两个电平，每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，故含有丰富的位定时分量，且无直流分量，编码过程简单，也解决了双相极性翻转而引起的译码错误。
②差分双相码的优点是解决了双相码因极性反转而引起的译码错误。
（2）双相码和差分双相码的缺点：双相码会因极性反转而引起译码错误，同时双相码和差分双相码的缺点都是占用带宽加倍，使频带利用率降低。
6-6 什么是码间串扰？它是怎样产生的？对通信质量有什么影响？
答：（1）码间串扰是指由于系统传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成的干扰。周杰伦宁波演唱会
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（2）码间串扰的产生：码间串扰的产生是因为在第k个抽样时刻，理想状态时抽样时刻所得的是仅有第k个波形在此时刻被取值，但在实际系统中，会有除了第k个波形以外的波形可能在抽样时刻被取值。对当前码元的判决起着干扰作用。
（3）对通信质量的影响：码间干扰会导致判决电路对信号进行误判，产生误码，从而信号失真，从而通信质量下降。
6-7 为了消除码间串扰，基带传输系统的传输函数应满足什么条件？其相应的冲激响应应具有什么特点？
答：（1）为了消除码间串扰，只要基带传输系统的冲激响应波形h（t）仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0，则可消除码间串扰。即
从而得传输函数满足条件：
。
（2）冲激响应波形特点：仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0。
6-8 何谓奈奎斯特速率和奈奎斯特带宽？此时的频带利用率有多大？
答：（1）在理想低通传输系统中，不存在码间干扰，这时基带传输系统达到极限情况，把此理想低通传输的带宽称为奈奎斯特带宽，最高的传输速率称为奈奎斯特速率。
（2）因为在理想低通传输系统中，带宽为，而输入数据以
波特的速率进行传输，则此时频带利用率为。
6-9 什么是最佳判决门限电平？
答：在信号峰值和噪声功率一定条件下，可以到一个使误码率最小的判决门限电平，称为最佳判决门限电平。
6-10 在二进制基带传输过程中，有哪两种误码？它们各在什么情况下发生？
答：（1）二进制基带传输的误码形式：①发送1码，误判为0码；②发送0码，误判为1码。