单位文秘网 2021-10-06 08:14:58 点击: 次
摘要:本文对基带传输中码间串扰的形成、特性及解决方法进行探讨。数字信号传输的主要质量指标是传输速率和误码率,当信道一定时,传输速率和误码率成正比,误码是由接收端抽样判决器错误判决所致,而造成判决失误的主要原因时码间串扰和信道噪声,因此码间串扰的消除就成为亟待解决的问题。本文从数字基带信号的实际传输模型入手,提出误码产生的原因及种类,考虑到码间串扰的形成原因,在实际系统中,码间串扰无法完全消除,因此只能通过其他方式进行消减,并且衡量基带传输系统的性能优劣。
关键字:码间串扰;理想传输;眼图
1前言
数字通信系统所传输的原始电信号是数字信号,如计算机输出的数字码流,各种文字、图像的二进制代码,传真机、打字机或其他数字设备输出的各种代码,以及PCM脉冲编码调制信号等。
数字信号传输的主要质量指标是传输速率和误码率,而传输速率和误码率之间又是密切相关和互相影响的。当信道一定时,传输速率和误码率成正比,即传输速率越高,误码率越大。如果传输速率一定,那么误码率就成为数字信号传输中最主要的性能指标。从数字基带信号传输的物理过程看,误码是由接收端抽样判决器的错误判决所致,而造成判决失误的主要原因是码间串扰和信道噪声。
1码间串扰的数学分析
如图所示的数字基带信号传输系统中,设{an}为送入发送滤波器的输入符号序列,取值仅为0、1或±1,用冲激函数序列表示,即
式中第一项是第j 个码元在最佳抽样时刻t0 时的幅度值;第二项是t0 时刻序列中其他码元对第j 个码元的码间串扰值;第三项是随机噪声对第j 个码元抽样值的干扰。可见第二、第三两项叠加后的值如果大于第一项,就有可能发生错判(“1”码错判为“0”码,或“0”码错判为“1”码),从而造成误码。
2无码间串扰的理想传输系统
对于理想基带传输系统,其传输特性应具有理想低通特性,即该系统的传输函数应为
由图可知,抽样函数h(t)的频谱在 t=0时有峰值 2B,在[-1/2B,1/2B]内其能量达整个能量的97%以上,因此,只要能保证h(t)的频谱只出现在如图所示的[-1/2B,1/2B]区间内,即可满足码间串扰的消除。换句话说,只要令 Tb=1/2B=1/ fb,也就是码元宽度为1/B,就可以满足要求,接收端在其它时刻的抽样值中无串扰值积累,从而消除码间串扰。
3理论中码间串扰的消除
尽管在设计系统形成滤波器时是按照奈奎斯特第一准则的要求,但实际通信时,总的传输特性将会偏离理想特性,这就会引起码间干扰。
即可消除码间干扰。an 是随机变化的,要想通过各项互相抵消消除码间串扰是不可能的。然而,系统冲激响应 h(t)却仅依赖于从发送滤波器至接收滤波器的总传输特性H(ω)。因此,从减小码间串扰的影响来说,可找寻一个合适的H(ω) ,使得系统冲激响应最好满足前一个码元的波形在到达后一个码元抽样判决时刻已衰减到0。
但这样的波形不易实现,比较合理的是采用图中(b)这种波形,虽然到达t0+Tb 以前并没有衰减到0,但可以让它在t0+Tb,t0+2Tb等后面码元取样判决时刻正好为0。即可消除码间串扰。
4眼图分析
在实际中,完全消除码间串扰是十分困难的,通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响,即眼图分析法。眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响,可评价一个基带传输系统性能的优劣,另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰和改善系统的传输性能。
当抽样判决器输出信号无码间串扰时,输出信号波形是规则的,即每一个“1”码和“0”码波形均对应相同(理想上应是矩形波,但实际中可能会有衰减),因此,在示波器的屏幕上是完全重合的。而当存在码间串扰时,屏幕上所显示的波形轨迹将模糊不清,且线条较粗。
在无码间串扰和噪声的理想情况下,波形无失真,“眼”开启得最大。当有码间串扰时,波形失真,引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响,则使眼图的线条变得模糊,“眼”开启得小了,因此,“眼”张开的大小表示了失真的程度。
5小结
码间串扰是影响数字基带传输效果的重要原因之一,本文着重介绍码间串扰的形成原因,并针对其不可避免性,分析测量、计算码间串扰值方法和消减方法,同时,还提出理想系统与实际传输系统的误码率差值,以便进一步研究码间串扰消减方法。
参考文献:
[1]刘连青.数字通信技术.北京:机械工业出版社,2003.
[2]苗长云等.现代通信原理及应用.北京:电子工业出版社,2005.
[3]严晓华.现代通信技术基础.北京:清华大学出版社,2006.
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