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PCM信号传输中的码间干扰消除

【摘要】:为使数字信号在信道中正确传输,必须想办法消除或减小码间干扰。图3-15数字信号通过带限信道的波形单个脉冲;带限后的波形;数字脉冲序列;有码间干扰的波形;数字脉冲序列;无码间干扰的波形数字信号传输的基本准则。因此,在最大值点处进行抽样判决就可消除码间干扰。其含义是:带限信道的理想低通截止频率为fc时,无码间干扰传输的最高极限速率为2fc。

数字信号传输所要研究的主要问题是:信号的频谱特性、信道的传输特性以及经信道传输后的数字信号波形。

(1)数字信号波形的种类很多,以较典型的二进制矩形脉冲信号为例,它可以构成多种形式的信号序列。矩形脉冲的波形及频谱如图3-14所示。图3-14 (a)为一个周期内截断信号,通过信号频谱分析,它的频谱分布于整个频率轴上,而其主要能量集中在直流和低频段,如图3-14 (b)所示。

图3-14 单元矩形脉冲

(a)波形;(b)频谱

(2)带限对信号与波形的影响。实际传输系统中,任何传输信道的带宽都不可能是无限的。当频带非常宽的数字信号通过有限带宽的信道传输时,会对信号波形产生一定影响,使信号出现失真。当一系列数字脉冲信号通过具有低通特性的电缆信道后,由于高频成分被滤掉,使输出波形出现失真,如图3-15 (b)所示。这种波形一个码元出现很长的拖尾,且底部展宽到其他数个码元的位置,影响到其他码元,这种影响称为码间干扰。由于波形的拖尾可正可负,如果所有的拖尾相加后是正值,且达到门限判决电平,就可能将“0”码误判为 “1”码;反之,若所有拖尾相加后是负值,且达到门限判决电平,就可能将“1”码误判为 “0”码。为使数字信号在信道中正确传输,必须想办法消除或减小码间干扰。

图3-15 数字信号通过带限信道的波形

(a)单个脉冲;(b)带限后的波形;(c)数字脉冲序列;(d)有码间干扰的波形;(e)数字脉冲序列;(f)无码间干扰的波形

(3)数字信号传输的基本准则。当传输的数字脉冲序列满足T=1/2fc条件时,则在输出响应的最大值点处的数值就仅由本码元决定。因此,在最大值点处进行抽样判决就可消除码间干扰。无码间干扰波形如图3-15 (f)所示。以上所述数字信号无码间干扰传输时的传输速率和信道带宽所应满足的关系就是数字信号传输的基本理论——奈奎斯特第一准则。其含义是:带限信道的理想低通截止频率为fc时,无码间干扰传输的最高极限速率为2fc。这时的传输效率是2bit/Hz。根据奈奎斯特第一准则,在理想情况下传输数字信号所要求的带宽是所传信号速率的一半。