通信系統(tǒng)誤碼的原因分析

通信系統(tǒng)誤碼的原因分析

0數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中噪聲的影響在數(shù)字通信中，關(guān)于傳輸系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是速度，另一個(gè)是頻散率，即信息的速度和傳輸質(zhì)量。通常,要求所設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng),既要保證信息的傳輸質(zhì)量又要提高信息的傳輸速率。那么如何能實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)指標(biāo),首先得分析影響信息傳輸?shù)闹饕蛩亍Ｔ跀?shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中已經(jīng)分析,信號(hào)自發(fā)送端到接收端,須經(jīng)過發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器,然后用抽得樣值和判決門限進(jìn)行比較,重新生成原則上和發(fā)送端完全一樣的數(shù)字基帶信號(hào)。但由于信號(hào)在傳輸過程中要疊加噪聲,由于噪聲的存在對(duì)信號(hào)的正確接收帶來不利影響。另外,由于每個(gè)信號(hào)都存在拖尾而且振蕩幅度較大,若碼元傳輸速率過高加之抽樣時(shí)刻選擇不妥,這都可能對(duì)信號(hào)的正確接收造成影響,這種影響正是碼間干擾帶來的。因此噪聲和碼間干擾是導(dǎo)致數(shù)字通信誤碼率增加的主要因素。目前,如何能降低系統(tǒng)中噪聲,消除碼間干擾這兩個(gè)問題在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中都已經(jīng)解決。然而,在數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中,目前只對(duì)噪聲的影響進(jìn)行了分析而沒有涉及碼間干擾問題。本文主要針對(duì)這一問題進(jìn)行分析。上述已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了碼間干擾對(duì)信號(hào)接收的不利影響,實(shí)際上它的存在不僅影響信號(hào)傳輸質(zhì)量,也影響信息傳輸速率。因此對(duì)頻帶傳輸系統(tǒng)碼間干擾的研究是十分重要的。1數(shù)字頻率帶傳輸系統(tǒng)的模型數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)模型如圖1所示。1.1psk-2ms傳輸系統(tǒng)最適設(shè)計(jì)方案下面以2PSK系統(tǒng)為例來討論無碼間干擾頻帶傳輸特性,假設(shè)系統(tǒng)無噪聲。在圖1中,設(shè)輸入數(shù)字基帶信號(hào)為s(t)=∑nang(t-nΤs)?其中,an={+1“1”-1“0”載波為c(t)=cosωcts(t)=∑nang(t?nTs)?其中,an={+1“1”?1“0”載波為c(t)=cosωct。則已調(diào)信號(hào)為e(t)=∑nang(t-nΤs)cosωc(t)e(t)=∑nang(t?nTs)cosωc(t)。為了討論方便,設(shè)此時(shí)系統(tǒng)輸入數(shù)字“1”為g1(t)。則已調(diào)信號(hào)e(t)=g1(t)cosωc(t),設(shè)g1(t)的傅氏變換為G1(ω),e(t)的傅氏變換為E(ω),則有E(ω)=12G1(ω-ωC)+12G1(ω+ωC)(1)E(ω)=12G1(ω?ωC)+12G1(ω+ωC)(1)已調(diào)信號(hào)頻譜如圖2中實(shí)線所示。其帶寬為基帶信號(hào)的2倍。因此傳輸信道可采用如圖2中虛線所示的帶通濾波器,該濾波器的帶寬也應(yīng)為基帶信號(hào)的2倍。設(shè)此帶通濾波器傳輸函數(shù)H(ω)=D*(ω+ωC)+D(ω-ωC),中心頻率分別為-ωc和ωc。則,E(ω)經(jīng)過傳輸信道即帶通濾波器后輸出Ψ(ω)為:Ψ(ω)=E(ω)H(ω)=1/2[G1(ω-ωC)+G1(ω+ωC)][D(ω-ωC)+D*(ω+ωc)]=1/2[G1(ω-ωC)D(ω-ωC)+G1(ω+ωC)D*(ω+ωC)](2)當(dāng)采用相干解調(diào)時(shí),解調(diào)器由相乘器、低通濾波器和抽樣判決器構(gòu)成。如圖3所示。(2)式經(jīng)乘法器后輸出為:1/2Ψ(ω+ωC)+1/2Ψ(ω-ωC)=1/4[G1(ω)D(ω)+G1(ω+2ωC)D*(ω+2ωC)]+1/4[G1(ω-2ωC)D(ω-2ωC)+G1(ω)D*(ω)](3)(3)式經(jīng)過低通濾波后輸出為1/4G1(ω)[D(ω)+D*(ω)](4)在(4)式中若D(ω)+D*(ω)為等效于理想低通濾波器的傳遞函數(shù),即Heq(ω)=D(ω)+D*(ω)。則根據(jù)基帶傳輸柰奎斯特第一準(zhǔn)則可知,若∑iΗeq(ω+2πi/Τs)=C,|ω|≤π/ΤS∑iHeq(ω+2πi/Ts)=C,|ω|≤π/TS系統(tǒng)便可消除碼間干擾,正確解調(diào)信號(hào)。現(xiàn)在設(shè)D(ω)為矩形,帶寬為WHZ,則Heq(ω)=D(ω)+D*(ω)是帶寬為WHZ的理想低通濾波器,系統(tǒng)若滿足∑iΗeq(ω+4πWi)=C,|ω|≤2πW(5)則可消除碼間干擾且無碼間干擾的最高傳輸速率為2WBaud。這就是2PSK系統(tǒng)無碼間干擾的最高傳輸速率,同樣也是2FSK,2ASK系統(tǒng)的最高碼元傳輸速率。上式中C為常數(shù)。系統(tǒng)的頻帶利用率,振幅鍵控和移相鍵控系統(tǒng),由于2PSK和2ASK信號(hào)帶寬均為基帶信號(hào)帶寬的2倍,其傳輸系統(tǒng)的帶寬也應(yīng)為2W赫茲,則兩種系統(tǒng)的頻帶利用率為η=RB/2W=1Baud/HZ;而移頻鍵控系統(tǒng),由于2FSK信號(hào)帶寬為f2-f1+2W赫茲,則2FSK傳輸系統(tǒng)的帶寬也應(yīng)為f2-f1+2W赫茲。因此移頻鍵控系統(tǒng)的頻帶利用率為η=2W/(f2-f1+2W)Baud/HZ。1.2無碼間干擾的最高速率對(duì)MASK,MFSK,MPSK系統(tǒng)的無碼間干擾研究與二進(jìn)制方法相同。經(jīng)過分析與研究可知,多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)無碼間干擾的最高傳輸速率也為2WBaud;在碼元速率相同的情況下,由于MASK,MPSK信號(hào)帶寬與2ASK和2PSK相同,因此MASK,MPSK系統(tǒng)的頻帶利用率也為1Baud/HZ;而MFSK系統(tǒng)頻帶利用率則為η=2W/(fH-fL+2W)Baud/HZ,其中,fH和fL分別為最高載波頻率和最低載波頻率。2基帶帶寬分析綜上討論可知:①對(duì)頻帶傳輸系統(tǒng)無碼間干擾傳輸條件應(yīng)滿足∑iΗeq(ω+4πWi)=C,|ω|≤2πW其中W為等效理想低通濾波器的帶寬。也是基帶信號(hào)的帶寬。②系統(tǒng)最高碼元傳輸速率為2WBaud。2ASK,2PSK系統(tǒng)最高碼元速率在