在某些具有低通特性的有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠的情況下，基帶信號可以不經過載波調製而直接進行傳輸，這樣的傳輸系統，稱為數字基帶傳輸系統。
基本介紹
- 中文名：數字基帶傳輸系統
背景,傳輸系統組成,基帶傳輸的常用碼型,
背景
原理上數字信息可以表示成一個數字代碼序列。例如，計算機中的信息是以約定的二進制代碼“0”和“1”的形式存儲。但是，在實際傳輸中，為了匹配信道的特性以獲得令人滿意的傳輸效果，需要選擇不同的傳輸波形來表示“0”和“1”。
在實際的基帶傳輸系統中，並不是所有的基帶波形都適合在信道中傳輸。例如，含有豐富直流和低頻分量的單極性基帶波形就不適合在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因為這有可能造成信號嚴重畸變。又如，當訊息代碼中包含長串的連續“1”或“0”符號時，非歸零波形呈現出連續的固定電平，因而無法獲取定時信息。單極性歸零碼在傳送連“0”時也存在同樣的問題。因此，對傳輸用的基帶信號主要有以下兩個方面的要求：
（1）對代碼的要求：原始訊息代碼必須編成適合於傳輸用的碼型；
（2）對所選碼型的電波要求：電波形應適合於基帶系統的傳輸。
前者屬於傳輸碼型的選擇，後者是基帶脈衝的選擇。這是兩個既獨立又有聯繫的問題。[1]
傳輸系統組成
如圖1所示，是一個典型的數字基帶信號傳輸系統方框圖。它主要由傳送濾波器（信號成形器）、信道、接收濾波器和抽樣判決器組成。為了保證系統可靠有序地工作，還應有同步系統。
圖1 數字基帶傳輸系統方框圖圖中各方框的功能和信號傳輸的物理過程簡述如下：
（1）信道信號形成器（傳送濾波器）。它的功能是產生適合於信道傳輸的基帶信號波形。因為其輸入一般是經過碼型編碼產生的傳輸碼，相應的基本波形通常是矩形脈衝，其頻譜很寬，不利於傳輸。傳送濾波器用於壓縮輸入信號頻帶，把傳輸碼變成適宜於信道傳輸的基帶信號波形。
（2）信道。是允許基帶信號通過的媒質，通常為有線信道，如雙絞線、同軸電纜等。信道的傳輸特性一般不滿足無失真傳輸條件，因此也會引起傳輸波形的失真。另外信道還會引入噪聲n(t)，並假設它是均值為零的高斯白噪聲。
（3）接收濾波器。它用來接收信號，儘可能濾除信道噪聲和其他干擾，對信道特性進行均衡，使輸出的基帶波形有利於抽樣判決。
（4）抽樣判決器。則是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規定時刻（由定位時脈衝控制）對接收濾波器的輸出波形進行抽樣判決，以恢復或再生基帶信號。
（5）定時脈衝和同步提取。用來抽樣的位定時脈衝依靠同步提取電路從接收信號中提取，位定時的準確與否將直接影響判決效果。
基帶傳輸的常用碼型
1.傳輸碼的碼型選擇原則
傳輸碼（或稱線路碼）的結構將取決於實際信道特性和系統工作的條件。在選擇傳輸碼型時，一般應考慮以下原則：
（1）不含直流，且低頻分量儘量少；
（2）應含有豐富的定時信息，以便於從接收碼流中提取定時信號；
（3）功率譜主瓣寬度窄，以節省傳輸頻帶；
（4）不受信息源統計特性的影響，即能適應於信息源的變化；
（5）具有內在的檢錯能力，即碼型應具有一定規律性，以便利用這一規律性進行巨觀監測；
（6）編解碼簡單，以降低通信延時和成本。
2.幾種常用的傳輸碼型
（1）AMI碼
AMI（Alternative Mark Inversion）碼的全稱是傳號交替反轉碼，其編碼規則是將訊息碼的“1”（傳號）交替地變換為“+1”和“-1”，而“0”（空號）保持不變。例如：
訊息碼：0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1…
AMI碼：0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1 0 0 -1 +1…
AMI碼對應的波形是具有正、負、零三種電平的脈衝序列。它可以看成是單極性波形的變形，即“0”仍對應零電平，而“1”交替對應正、負電平。
AMI碼的優點是：沒有直流成分，且高、低頻分量少，能量集中在頻率1/2碼速處；編碼電路簡單，且可利用傳號交替極性交替這一規律觀察誤碼情況；如果是AMI-RZ波形，接收後只要全波整流，就可以變為單極性RZ波形，從中可以提取位定時分量。
AMI碼的缺點是：當原信碼出現長連“0”串時，信號的電平長時間不跳變，造成提取定時信號的困難。解決連“0”碼問題的有效方法之一是採用HDB3碼。
（2）HDB3碼
HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼。它是AMI碼的一種改進型，改進目的是為了保持AMI碼的優點而克服其缺點，使連“0”個數不超過3個。其編碼規則是：
a.檢查訊息碼中“0”個數。當連“0”數目小於等於3時，HDB3碼與AMI碼一樣，+1與-1交替；
b.當連“0”數目超過3時，將每4個連“0”化作一小節，定義為B00V，稱為破壞節，其中V稱為破壞脈衝，而B稱為調節脈衝；
c.V與前一個相鄰的非“0”脈衝的極性相同（這破壞了極性交替的規則，所以V稱為迫脈衝），並且要求相鄰的V碼之間極性必須交替。V的取值為+1或-1；
d.B的取值可選0、+1或-1，以使V同時滿足c中的兩個要求；
e.V碼後面的傳號極性也要交替。例如：
訊息碼：1000 0 1000 0 1 1000 0 000 0 1 1
AMI碼：-1000 0 +1000 0 -1 +1000 0 000 0 -1 +1
HDB3碼：-1 000 -V +1 000 +V -1 +1 –B00 –V +B00 +V -1 +1
其中的+V、-V脈衝和+B、-B脈衝與+1、-1脈衝波形相同，用V或B符號表示的目的是為了示意該非“0”碼是由原信碼的“0”變換而來的。
HDB3碼除了具有AMI碼的優點外，同時還將連“0”限制在三個以內，使得接收時能保證定時信息的提取。
上述的AMI碼、HDB3碼中，每位二進制信碼都被變換成一位三電平取值（+1,、0、-1）的碼，因此也稱為1B1T碼。
（3）雙相碼
雙相碼又稱曼徹斯特碼。它用一個周期的正負對稱方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。編碼規則之一是：“0”碼用“01”兩位碼錶示，“1”碼用“10”兩位碼錶示，例如：
訊息碼：1 1 0 0 1 0 1
雙相碼：10 10 01 01 10 01 10
雙相碼是一種雙極性非歸零波形，只有極性相反的兩個電平。它在每個碼元間隔的中心點都存在電平跳變，所以含有豐富的位定時信息，且沒有直流分量，編碼過程也簡單。缺點是占用頻寬加倍，使頻帶利用率降低。
雙相碼適用於數據終端設備近距離上傳輸，區域網路常採用該碼作為傳輸碼型。
（4）差分雙相碼
為了解決雙相碼因極性反轉而引起的解碼錯誤，可以採用差分碼的概念。差分碼中，每個碼元中間的電平跳變用於同步，而每個碼元的開始處是否存在額外的跳變用來確定信碼。有跳變則表示二進制“1”，無跳變則表示二進制“0”。
（5）密勒碼
密勒碼又稱延遲調製碼，它是雙相碼的一種變形。它的編碼規則如下：“1”碼用碼元中心點出現躍變來表示，即用“10”或“01”表示。“0”碼有兩種情況：單個“0”時，在碼元持續時間內不出現電平躍變，且與相鄰碼元的邊界處也不躍變，連“0”時，在兩個“0”碼的邊界處出現電平躍變，即“00”與“11”交替。
（6）CMI碼
CMI碼是傳號反轉碼的簡稱，與雙相碼類似，它也是一種雙極性二電平碼。其編碼規則是：“1”碼交替用“11”和“00”兩位碼錶示；“0”碼固定地用“01”表示。
CMI碼易於實現，含有豐富的定時信息。此外，由於10為禁用碼組，不會出現三個以上的連碼，這個規律可用來巨觀檢錯。
（7）塊編碼
為了提高線路編碼性能，需要某種冗餘來確保碼型的同步和檢錯能力。引入塊編碼可以在某種程度上達到這兩個目的。塊編碼的形式有nBmB碼，nBmT碼等。
nBmB碼，它把原信息碼流的n位二進制碼分為一組，並置換成m位二進制碼的新碼組，其中m>n。這種碼提供了良好的同步和檢錯功能，但是也會為此付出一定的代價，即所需的頻寬隨之增加。
nBmT碼是將n個二進制碼變換成m個三進制碼的新碼組，且m<n。
