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无码间干扰的数字基带系统
2016-10-23 09:59:21 |人围观 |
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一、数字基带传输系统的模型
基带传输系统主要由4部分组成:发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决器。为了保证系统可靠有序的工作,还应有同步系统。
图1 数字基带传输系统方框图 各部分功能和信号的传输过程如下:
(1) 信道信号形成器。也称为发送滤波器,它的功能是用来产生适合于信道传输的基带信号。
(2)信道。基带传输系统的信道通常是有线信道,如双绞线、同轴电缆等。一般不满足无失真传输的条件,因此会引起波形失真。另外信道中还要引入均值为0的加性高斯白噪声。
(3)接收滤波器。滤除带外噪声,并对失真的波形进行均衡。
(4) 抽样判决器。在规定时刻(由位定时脉冲控制)对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号。
(5) 定时脉冲和同步提取。抽样用的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收到的信号中提取。
二、数字基带信号的传输过程
数字基带信号通过基带传输系统时,由于系统(主要是信道)传输特性不理想,会使信号波形发生畸变,或者由于信道中加性噪声的影响,也会造成信号波形的随机畸变,这些信号畸变会导致在接收端出现如图2所示的现象,这种现象称为码间干扰。
图2 基带传输中的码间干扰 数字基带信号的传输过程的数学分析:
目的:从数学上引出码间干扰的概念并得出减小或消除码间干扰的方法。
基带传输模型
图3 基带系统模型 设发送数字基带信号为
发送滤波器、信道及接收滤波器的传递函数为
其冲激响应为
信号通过信道时会产生波形畸变,同时还要叠加噪声。因此接收滤波器的输出信号可表示成
其中,
为加性噪声,是
经过接收滤波器后输出的噪声。
在
时刻,对
进行抽样判决,抽样判决器输入的样值为
式中:
右边第一项
是第k个接收基本波形在抽样时刻的取值,它是确定
的依据;
第二项
是接收信号中除第k个码元以外的其他所有码元基本波形在第k个抽样时刻上的总和(代数和),它对当前码元
起干扰作用,所以称为码间干扰;
第三项
是输出噪声在抽样时刻的值,是一种随机干扰。
三、无码间干扰的条件
要想消除码间干扰,应使式中第二项为0,即
1.无码间干扰的时域条件
只要基带传输系统的冲激响应波形
仅在本码元的抽样时刻上有最大值,并在其他码元的抽样时刻上均为0,则可消除码间干扰。
也就是说,若
的抽样值除了在
时不为0外,在其他所有抽样点上均为0,就不存在码间干扰。
2.无码间干扰的频域条件
凡是基带系统的总特性
能符合
要求的,均能消除码间干扰。
该条件称为奈奎斯特(Nyquist)第一准则。
物理意义是:将
在
轴上以
为间隔断开,然后分段沿
轴平移到
区间内,将它们进行叠加,叠加后为一常数(不一定是
),一般称为等效低通特性。这个过程可归述为:一个实际的
特性若能等效成一个理想(矩形)低通传输特性,则可实现无码间干扰传输。
设系统的带宽为
,若该系统无码间干扰的最高传输速率为
,该速率通常被称为奈奎斯特速率。采用理想低通传输特性时,频带利用率可达
(性能极限)。
实际应用中,常采用具有升余弦频谱特性的传输函数
其相应的
为
式中,
为滚降系数。
特点是,拖尾衰减速度快,且和滚降系数
有关。
越大,
的拖尾衰减越快,对定时精度要求越低。但是,所需的带宽越大,频带利用率降低,因此,余弦滚降系统的最高频带利用率为
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2016-10-23
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