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前言

从这一节开始介绍数字通信系统中的数字基带传输部分。与模拟通信系统相比，数字通信系统传输的对象是数字的离散信号而非连续的模拟信号，本节先学习什么是数字基带信号。

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一、数字信号

之前学习的模拟信号在时间和取值上都是连续的，信号波形类似于数学中的函数。数字信号则更像是一个数列，每一个时刻n的信号幅值是$a_n$。因此，数字信号的波形就是有一个个高低不同的砖块依次排列组成的。假如我们想发送一串数字1、3、7，那么最简单的思路自然就是发送三个幅值分别为1、3、7的矩形脉冲即可。

然而这种做法并不是很好，实际一般是采用二进制的脉冲序列来完成。我们可以将1、3、7写成二进制形式1，11，111，然后在有间隔地发送1、2、3个幅值为1的矩形脉冲即可。通过对比很容易知道，用二进制地形式发送消耗的能量是更小的。

二、数字基带信号波形

我们知道二进制数字是由01序列组成的，那么发送一个数字基带信号的过程就是先将数字信号序列变为二进制的01序列，这里每一个数值称为一个码元，再根据01码元序列映射成一个个码元波形进行传输，这里所使用的码元波形就有许多种选择了。

2.1 码元波形

单极性不归零码
单极性不归零码将1映射成幅值为1的矩形脉冲，将0映射为幅值为0的矩形脉冲，该脉冲宽度为$T_s$，称为码元间隔。单极性自不用解释，不归零指的是该矩形脉冲的宽度刚好等于码元间隔，而没有提前降低为零。

双极性不归零码
与单极性不归零码的区别就是将0映射成幅值为-1的矩形脉冲。

单极性归零码
与单极性非归零码的区别就是，将1映射为幅值为的矩形脉冲，但是该脉冲的宽度小于码元间隔$T_s$，一般取码元间隔的一半。

双极性归零码
与双极性不归零码的区别就是矩形脉冲的宽度都进行了缩短。

2.2 相对码

绝对码是直接将01分别映射成矩形脉冲的，相对码则是根据相邻码元的相对关系进行波形映射的。
根据当前码元与之前一个
码元相比是否发生了跳变来进行差分编码，发生跳变映射为1，无跳变则映射为0，首个码元则直接按取值映射。

相对码就是对二进制序列进行了差分编码，其波形自然与绝对码是不同的。

2.3 多电平码

多电平码就是前面所说的，将数字转化成二进制序列，再进行传输，对于一个有$2^k$个不同取值的数字信号序列，需要用k个二进制码元去发送。这是因为k个码元可以表示的数字范围就是$0-2^k-1$正好是$2^k$个数值。

再回到那个1、3、7的问题，如果我们现在用01序列去传1、3、7，那之前的二进制表示还不够完善，因为从数学角度前面的零我们可以省略，但是从通信的角度而言却不行。

前面提到我们要让1、11、111直接有间隔的发送，这是为了让接收端能够解码。而我们直接发送001、011、111时，接收端只要3个3个地去解码，就能获取正确的信息了。试想如果我码不管前面的0并且不刻意保持1、11、111直接的间隔的话，会怎么样？

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总结

这节内容非常的简单，属于科普类的内容，唯一需要熟悉一点的可能只有二进制的转化关系吧。