研究問(wèn)題:在存在信道噪聲的情況下,如何分配發(fā)送濾波器和接收濾波器特性使之獲得最佳傳輸效果?
1.發(fā)送濾波器和接收濾波器的最佳分配
設(shè)發(fā)送濾波器和接收濾波器的傳遞函數(shù)分別為t(f)和r(f) ;信道的傳遞函數(shù)為 ,假設(shè)在通道內(nèi)信道已被均衡,則
最佳化的概念:所謂最佳化就是要在有噪聲條件下,發(fā)送濾波器和接收濾波器不僅滿足式h(f)=t(f)r(f)的要求,又能使接收濾波器的輸出有最大信噪比,以保證系統(tǒng)誤碼率最小,傳輸可靠性最高。
最佳化的條件:如考慮引入信道噪聲是均值為零的高斯白噪聲,則最佳化的條件簡(jiǎn)化為
即發(fā)送濾波器和接收濾波器的傳遞函數(shù)應(yīng)相同,并各為所要求形成特性的平方根。
2.基帶傳輸?shù)恼`碼性能分析
條件:在滿足最佳發(fā)送和接收濾波器分配的條件下,即 條件下基帶傳輸?shù)恼`碼性能。
(1)二電平傳輸系統(tǒng)的誤碼率(雙極性碼)
設(shè): 發(fā)“1”碼時(shí),接收端取樣時(shí)刻的值為d ;發(fā)“0”碼時(shí),接收端取樣時(shí)刻的值為-d。
判決電平值為0(門(mén)限電平)
取樣時(shí)刻噪聲樣值為n,則
發(fā)“1”碼時(shí),當(dāng)n<-d ,誤判為“0”
發(fā)“0”碼時(shí),當(dāng)n>d ,誤判為“1”
系統(tǒng)誤碼率為
結(jié)論(當(dāng)信道中的噪聲是均值為零的高斯白噪聲時(shí)):
式中, 為馬庫(kù)姆概率積分函數(shù),q(x)與x成反比;d為信號(hào)幅度;σ為噪聲的均方根值(方差的開(kāi)平方,代表噪聲的大?。籨/σ 與信噪比(信號(hào)功率比噪聲功率)成正比,即誤碼率成反比,即與信噪比成反比。
(2)多電平傳輸系統(tǒng)的誤碼率
式中:m 為電平數(shù),p5為信號(hào)功率,n為噪聲平均功率。
討論: 公式中若m=2,則為 ,可見(jiàn), ,即 與信噪比成正比。
例:考慮一理想基帶傳輸系統(tǒng),若要求傳輸誤碼率不高于10-4,試求二電平傳輸時(shí)和四電平傳輸時(shí)所要求的奈氏頻帶內(nèi)的信噪比?并比較這兩種傳輸方式。
解:
m=4較m=2可使比特率提高一倍,但要求信噪比提高了7.2db。