单极性非归零码（NRZ）、双极性非归零码（NRZ）、单极性归零码、双极性非归零码（NRZ）、差分码的编码规则与其功率谱

数字信号的基带传输的基本概念与传输码型

主要涉及一些数字基带传输的基本概念和数字基带传输的简单码型。码型包括：单极性非归零码（NRZ）、双极性非归零码（NRZ）、单极性归零码、双极性非归零码（NRZ）、差分码的编码规则与其功率谱

一、 数字基带信号的基本概念

数字基带信号的概念：数字信息的电脉冲表示，电脉冲的形式称为码型。

在有线信道中传输的数字基带信号又称为线路传输码型。

由码型还原为数字信息称为码型译码。

数字基带传输系统

• 不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，常用于传输距离不太远的情况下。

数字调制（带通）传输系统

• 包括调制和解调过程的传输系统

研究数字基带传输系统的原因

• 近程数据通信系统中广泛采用，有迅速发展的趋势；
• 基带传输中包含带通传输的许多基本问题；
• 任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统来研究

二、 数字基带传输的码型

1.数字基带信号的码型设计原则

不同的码型具有不同的频域特性，合理地设计码型使之适合于给定信道的传输特性，需要考虑下列因素：

• ⑴ 对低频受限信道，码型应不含有直流，且低频成分小；
• ⑵ 在抗噪性能上，应不易产生误码扩散或增值；
• ⑶ 便于提取定时信息；
• ⑷ 尽量减少高频分量以节约频率资源减少串音；
• ⑸ 提高传输效率，并具有内在检错能力；
• ⑹ 编译码的设备力求简单。

2. 二元码

1. 单极性与双极性

单极性波形：

• 特点：电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、CMOS电路产生；
• 缺点：有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输

双极性波形：

• 当“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值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。

2. 简单二元码

1. 单极性非归零码（NRZ）

• 单极性：1—高电平；0—0电平，码元持续期间电平不变
• 非归零：NRZ (nor-return to zero)
• 有直流且有固定0电平，多用于终端设备或近距离传输（线路板内或线路板间）；
  例如：
  

2. 双极性非归零码（NRZ）

• 无直流
• 1—高电平+1；0—负电平-1
  例如：
  

3. 单极性归零码

• 归零：RZ (return to zero)发送“1”码时高电平在码元期间内只持续一段时间（一般取占空比50%），多用于近距离波形变换；
• 有直流；
• 可直接提取位定时；
• 规则：1—高电平；0—0电平（与单极性非归零码相同），但是在一个定时信号中，存在归零现象，也就是比如二进制1—高点平1，但是存在归零，高电平不能占满整个一个的定时信号，而会存在50%占空比为0电平。
  例如：
  

4. 双极性非归零码（NRZ）

• 无直流
• 基本规则与双极性非归零码雷同，但是同在在一个定时信号中存在50%的零电平
  

5. 差分码

在差分码中，1和0分别用电平的跳变或不变来表示。通常吧1称为传号，把0称为空号。若用电平跳变表示0，则称为传号差分码。若用0表示电平跳变称为空号差分码。

• 传号差分码（电平跳变表示1）：NRZ（M）
• 空号差分码（电平跳变表示0）：NRZ（S）

3. 简单二元码的功率谱

矩形波的功率谱由连续谱和离散谱组成，归一化的连续谱如上图所示，其分布似花瓣状，在功率谱的第一个过零点之内的花瓣最大，称为主瓣，其余称为旁瓣。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。

简单二元码的问题

1. 不能适应友交流耦合的传输信道

• 功率谱中含有丰富的低频信号，直流分量

2. 多个连码时无定时信息

• 矩形脉冲的跳变沿有无穷多的频率分量
• 跳变沿有定时信息
• 固定电平，波形无跳变，无跳变沿

3. 不具有检测错误的能力

• 相邻信号之间独立，无制约