S1 數字基帶信號及其頻譜特性

一、分類

1、單極性不歸零波形

優點：電脈沖之間無間隔，極性單一，易于用TTL，CMOS電路產生；
缺點：
a) 有直流成份；判決電平不能穩定在最佳的電平，抗噪聲性能不好；
b) 不能直接提取同步信號；
c) 傳輸時要求信道的一端接地，這樣不能用兩根芯線均不接地的電纜傳輸線。

2、單極性歸零波形

a) 單極性歸零碼與單極性不歸零碼的區別是碼元寬度小于碼元間隔，每個碼元脈沖在下一個碼元到來之前回到零電平。
b) 設碼元間隔為Ts，歸零碼寬度為τ，則稱τ /Ts為占空比， τ/Ts=0.5 稱為半占空碼。
c) 單極性歸零碼可以直接提取位定時信息，是其他波形提取位定時信號時需要采用的一種過渡波形。

3、雙極性不歸零波形

a) 當1、 0 符號等概出現時無直流分量；
b) 接收端恢復信號時的判決電平為0，穩定不變，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力較強。
c) 主要缺點：不能直接提取同步信號； 1、 0符號不等概出現時，仍有直流成份。

4、雙極性歸零波形

a) 每個碼元內的脈沖都回到零電平，即相鄰脈沖之間必定留有零電位的間隔。
b) 它除了具有雙極性不歸零碼的特點外，還可以通過簡單的變換電路（全波整流電路），變換為單極性歸零碼，有利于同步脈沖的提取。

5、差分波形

a) 不是用碼元本身的電平表示消息代碼，而是用相鄰碼元的電平的跳變和不變來表示消息代碼；
b) 用差分碼波形傳送代碼可以消除設備初始狀態的影響，特別是在相位調制系統中用于解決載波相位模糊問題。

6、多電平波形

這種波形的一個脈沖可以代表多個二進制信息，在碼元速率一定時可以提高信息速率，故在高速數字傳輸系統中得到廣泛應用。

Tips:理解

（一）概念理解

單極性：發出或不發出電流，判決門限為半幅電平；
雙極性：發出正電流或負電流，判決門限為零電平。
不歸零碼NRZ (Non Return Zero)：每位編碼占用全部碼元的寬度(全寬碼)；
歸零碼：信號電平在一個碼元之內都要恢復到零的編碼方式，用極性不同的脈沖分別表示二進制的“1”和“0”，在脈沖結束之后要維持一段時間的零電平。

（二）基帶傳輸問題：

1、數字數據的數字信號表示

（1）不歸零碼NRZ ：重復發送"1"碼或"0"碼,某位碼元與其下一位碼元間無間隙,傳輸中難以確定一位的結束和另一位的開始。
解決：歸零。
（2）直流分量,不能使用變壓器在數據通信設備和所處環境之間提供良好絕緣的交流藕合,直流分量還會損壞連接點的表面電鍍層;
解決1：變單極性為雙極性，1、 0 符號等概出現時無直流分量（噪聲正負相抵），不等概出現時，仍有直流成份。

解決2：雙極性歸零碼不含直流成分：即不出現直流狀態。如單極時全0或全1就直流；單極歸零就是全0是直流；雙極全1或全0是直流；而雙極性歸零無論全0或全1都不會出現直流狀態因為會歸零。（疑惑1：直流的影響）

解惑：直流會產生熱量，溫度上升信道特性會變差

2、收發兩端之間的信號同步

1、同步信號：給需要同步處理信息的機器設備提供相同時間參考的信號。可以是一個開關信號，也可以是一個連續脈沖。
要準確地區分和接收發來的每位數據，則
——>接收端和發送端的數據序列在時間上必須取得同步。
——>接收端要按照發送端所發送的每個碼元的重復頻率及起止時間來接收數據,在接收過程中還要不斷校準時間和頻率,這一過程稱為同步過程。
——>位同步法和群同步法

2、不歸零碼NRZ： 傳輸中難以確定一位的結束和另一位的開始,需要用某種方法使發送器和接收器之間進行定時或同步。
歸零碼：脈沖較窄,脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比,故歸零碼在信道上占用的頻帶較寬。（疑惑2同步的理解）

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總結

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