基带传输之码型编码

1、什么是基带传输？

基带传输指的是基带信号的传输。先看看什么是基带信号？

数字通信系统所传输的原始数字信号，如计算机输出的数字码流，各种文字、图像的二进制代码，由数字电话终端送出的PCM脉冲编码信号等。这些信号具有较低的频谱分量，所占据的频谱通常是从直流式低频段开始的，其带宽是有限的，所以称为数字基带信号。

下面讲讲基带传输；

在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制，如直接在有线市话电缆中传输，利用中继方式也可以实现长距离的直接传输。实际上，基带传输不如频带传输那样广泛，但是在基带传输中要讨论的问题在频带传输中也必须考虑，因此掌握好基带传输原理很有必要。

2、基带传输讨论的问题？

主要涉及两个问题，一个是码型问题，另一个是无失真传输条件。

3、引入码型编码；

在信源编码这篇博文中专门讲到编码，里面提出了编码的两个问题：

问题1就是如何确定二进制码组的位数？

问题2是采用怎样的码型？

二进制码组的位数决定了它能表示的状态的多少；

而确定应该采用怎样的码型，即采用怎样的电脉冲形式来表述这些二进制码组。

下面专门讨论这个问题：

对于码型问题，通常会自然而然的认为，“1”就用高电平，“0”就用低电平或零表示。但实际上没那么简单。

通常由信源编码输出的数字信号多为经自然编码的电脉冲序列，正如人们通常认为的，高电平表示1，低电平表示0，此信号虽然是名副其实的数字信号，却不适合在信道中传输。

数字通信系统一般并不采用这样的数字信号进行基带传输，因此就需要通过码型编码或码型变换将数字信号用合适的电脉冲表示。

1）、为什么信源编码输出的数字信号不适合基带传输？

这种数字基带信号常常包含直流分量或低频分量，因此对于低频受限的信道，信号可能传不过去，比如说有线信道的低频特性就很差，很难传输零频率附近的分量，并且经过自然编码后，有可能出现连“0”或连“1”数据，这是的数字信号会出现长时间不变的低电平或高电平，以致接收端在确定各个码元的位置时会遇到困难。

2）、哪种码型才是最好的呢？

没有最好，只有最合适。

由于不同码型的数字基带信号有不同的频谱结构，而具有不同传输特性的信道对欲传输信号的频谱结构的要求又各不相同。数字基带信号的码型种类很多，每种码型都不是完美的，在实际应用中，需要全盘考虑，有取有舍，合理选择。

如何将不适合信道传输的数字信号变得适合信道传输就是码型变换的主要任务。

常见的集中二元码的码型有：

其中HDB3码应用最广泛。

还比如如果想从信号中提取同步信息，应采用单极性归零码，而非不归零码：

这是因为用单极性不归零波形组成的信号，它的功率谱没有离散分量，不能用来提取同步信号；

而单极性归零波形组成的信号，则因为有离散谱的存在，因而可以从中提取同步信号。

4、有了上面的讲述，有必要专门了解一下基带信号的频谱到底是什么样子的？

在实际通信中，被传送的信息是收信者事先未知的，因此数字基带信号是随机的脉冲序列。由于随机信号不能用确定的时间函数表示，也就没有确定的频谱函数，因此只能从统计数学的角度，用功率谱来描述它的频域特性。

二进制随机脉冲序列的功率谱一般包含连续谱和离散谱两部分。

连续谱总是存在的，通过连续谱在频谱上的分布，可以看出信号功率在频谱上的分布情况，从而确定传输数字信号的带宽。离散谱不一定存在，它与脉冲波形及出现的概率有关。离散谱的存在与否，关系到能否从脉冲序列中直接提取定时信号，如果一个二进制随机脉冲序列的功率谱中没有离散谱，则要设法变换基带信号的码型，使功率谱中出现离散部分，以利于定时信号的提取。如下图：单极性的归零码就存在连续谱和离散谱，而不归零码只存在连续谱。

因此单极性归零码适合提取同步信息。

从上图还可以看出，该功率谱分布似花瓣，在功率谱的第一个过零点之内的花瓣最大，称之为主瓣。主瓣内集中了信号的绝大部分功率，所以主瓣的宽度可以作为信号的近似带宽，通常称为谱零点带宽。