數字基帶傳輸系統是指在特定條件下，基帶信號不經載波調制而直接傳輸的系統。這些條件包括信道具備低通特性以及傳輸距離較短。
系統背景
數字信息可以通過一系列數字代碼序列來表示，例如計算機中的信息通常使用二進制代碼"0"和"1"的形式存儲。然而，在實際傳輸過程中，為了適應信道特性并獲得理想的傳輸效果，需要選擇合適的傳輸波形來代表"0"和"1"。在實際的基帶傳輸系統中，并非所有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不適合在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因為這可能導致信號嚴重畸變。同樣，當消息代碼中包含長串的連續"1"或"0"符號時，非歸零波形會呈現連續的固定電平，從而難以獲取定時信息。單極性歸零碼在傳送連"0"時也有同樣的問題。因此，對于傳輸用的基帶信號，有兩個主要要求：一是原始消息代碼必須編成適合于傳輸用的碼型；二是所選碼型的電波形應適合于基帶系統的傳輸。前者涉及傳輸碼型的選擇，后者則是基帶脈沖的選擇。這兩個問題是相互獨立而又緊密相關的。
系統構成
數字基帶信號傳輸系統的主要組成部分包括發送濾波器（信號成形器）、信道、接收濾波器、抽樣判決器以及同步系統。發送濾波器的作用是產生適合于信道傳輸的基帶信號波形，通過對輸入信號頻帶的壓縮，將其轉化為適宜于信道傳輸的基帶信號。信道是允許基帶信號通過的媒介，通常為有線信道，如雙絞線、同軸電纜等。信道的傳輸特性可能不符合無失真傳輸條件，因此會引起傳輸波形的失真，并引入噪聲。接收濾波器負責接收信號，過濾信道噪聲和其他干擾，對信道特性進行均衡，以利于抽樣判決。抽樣判決器則在信道特性不理想及噪聲環境下，按照定位時脈沖的規定時間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。定時脈沖和同步提取電路用于提供用于抽樣的位定時脈沖，并從接收信號中提取同步信息，這對判決效果至關重要。
常用碼型
傳輸碼的碼型選擇原則
傳輸碼（或稱線路碼）的結構取決于實際信道特性和系統的工作條件。在選擇傳輸碼型時，一般應遵循以下原則：1. 不含直流，且低頻分量盡量少；2. 應含有豐富的定時信息，便于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影響，能夠適應信息源變化；5. 具有內在的檢錯能力，碼型應有一定規律性，可用于宏觀監測；6. 編譯碼簡單，以減少通信延時和降低成本。
幾種常用的傳輸碼型
AMI碼
AMI碼（Alternative Mark Inversion）是一種傳號交替反轉碼，其編碼規則是將消息碼的"1"(傳號)交替地變換為"+1"和"-1"，而"0"(空號)保持不變。AMI碼的優點包括不含直流成分，高頻和低頻分量較少，能量集中于頻率1/2碼速處；編碼電路簡單，且可通過傳號交替極性交替這一規律觀察誤碼情況。如果使用AMI-RZ波形，接收后只需全波整流即可變為單極性RZ波形，從中提取位定時分量。AMI碼的缺點在于當原信碼出現長連"0"串時，信號電平長時間不跳變，導致提取定時信號困難。解決此問題的方法之一是采用HDB3碼。
HDB3碼
HDB3碼（High 密度 Bipolar Code）是對AMI碼的一種改進，旨在保持AMI碼的優點并克服其缺點，使連"0"個數不超過3個。其編碼規則包括檢查消息碼中"0"的個數，當連"0"數目大于3時，將每4個連"0"化作一個小節，定義為B00V，其中V稱為破壞脈沖，B稱為調節脈沖。V與前一個相鄰的非"0"脈沖的極性相同，且相鄰的V碼之間極性必須交替。B的取值可選0、+1或-1，以使V同時滿足上述兩個要求。V碼后面的傳號極性也要交替。HDB3碼不僅繼承了AMI碼的優點，而且將連"0"限制在三個以內，保障了定時信息的提取。
雙相碼
雙相碼又稱曼徹斯特碼，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"兩位碼表示，"1"碼用"10"兩位碼表示。雙相碼是一種雙極性非歸零波形，只有正負兩個電平。它在每個碼元間隔的中心點都有電平跳變，因此含有豐富的位定時信息，且沒有直流分量，編碼過程簡單。缺點是占用帶寬加倍，降低了頻帶利用率。雙相碼適用于數據終端設備近距離上傳輸，局域網常采用該碼作為傳輸碼型。
差分雙相碼
為了解決雙相碼因極性反轉而導致的譯碼錯誤，可以采用差分碼的概念。差分碼中，每個碼元中間的電平跳變用于同步，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"。
密勒碼
密勒碼又稱延遲調制碼，是雙相碼的一種變形。其編碼規則是："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。
CMI碼
CMI碼（Code for Mark Inversion）是一種雙極性二電平碼，類似于雙相碼。其編碼規則是："1"碼交替用"11"和"00"兩位碼表示；"0"碼固定地用"01"表示。CMI碼易于實現，含有豐富的定時信息。此外，由于10為禁用碼組，不會出現三個以上的連碼，這個規律可用來宏觀檢錯。
塊編碼
為了提高線路編碼性能，需要引入冗余來確保碼型的同步和檢錯能力。塊編碼能夠在一定程度上實現這兩個目標。塊編碼的形式包括nBmB碼和nBmT碼。nBmB碼將原信息碼流的n位二進制碼分為一組，并置換為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，但也增加了所需帶寬。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 參考資料 > 進入知乎.知乎專欄.2024-11-23 基帶傳輸系統的簡介和研究的意.CSDN博客.2024-11-23 數字基帶傳輸系統 原創.CSDN博客.2024-11-23