数字信号的信道传输
Page 26
发射机发出的载波频率1850MHz,汽车行驶速度26.82 m/s。
λ=c/fc=0.162m f=fc+fd=1850000000+28.82/0.162=1850000166Hz f=fc- fd=1850000000-28.82/0.162 =1849999834Hz 如果汽车向着远离且垂直于电波来到的方向行驶,则
Page 11
1.数字信号几个表征量
MERratio
1
N
N
(I
2 j
Q2j )
j 1
1
N
N
(I
2 j
Q2j )
j 1
Crms
1
N
N
(I
2 j
Q
2 j
)
j 1
式中:Crms 是星座点矢量模的均方根值。
Q 误差矢量
实测信号矢量
参考信号矢量
I
Page 12
1.数字信号几个表征量
数字信号的信道传输
浙江传媒学院 温怀疆
1.数字信号几个表征量
数字信号包括DVB数字电视广播信号、CMTS下行信号以 及用于其他功能的QAM及QPSK信号。
在数字信号传输中,用来表示每一个信码的数字单元称为 码元,码元的物理表示称为符号。一个码元持续时间称为 码元长度。
码元中所包含的信息的多少用信息量来衡量,单位为“b (比特)”。在通信系统中规定每1位二进制码元携带1b 的信息量,而1位m进制码元所携带辟的信息量为
Page 5
1.数字信号几个表征量
Page 6
1.数字信号几个表征量
Page 7
1.数字信号几个表征量
2)星座图(Constellation)
在QAM调制方式中,同时利用载波的幅度 和相位来表示被调制数据。 纵轴矢量“I”串流和横轴矢量“Q”串流可描绘为九十度相位差形成的格 子,代表“I”乘“Q”数的可能状态,此格子通常称为“星座图” 。星 座图中反映了QAM调制技术的两个基本参数,载波的幅度和相位。
Page 3
1.数字信号几个表征量
数字信号更能够容忍信噪比的劣化,但对系统相 位噪声、相干干扰、周期性干扰和增益压缩等的 更加敏感。数字信号表征量在原先模拟系统的基 础上带来很多新的变化。数字系统最基本的测量 是传输错误率,传输错误率通常用比特误码率 (BER)来表示。另外还有一些参数:信号电平、 误差矢量幅值(EVM)、调制误码比(MER)、信 噪比等。
Q
2 j
)
j 1
C2 max
100%
EVMratio
1
N
N
(I
2 j
Q
2 j
)
j 1
Cm2 ax
式中:I
2 j
Q2j是各星座点的矢量坐标;I
2 j
Q是2j 到对应理想星座点的矢量偏差。
Cmax 是最大最远星座点的矢量的模 。
Page 14
1.数字信号几个表征量
EVM表征平均误码量值与最大符号量值的比值,EVM和 MER是有一定关系的但又表达同一个信息的两个量, MER比较容易地理解成是一种类似S/N的参数,而EVM则 可以理解成类似模拟电路中的波形失真率的一个参数。
这个损耗是发射机和接收机彼此相隔的距离的函数,即
PL (d) ∝(d/d0)n
式中,n为路径损耗指数,它表明路径损耗是以怎样的速
率随距离的增加而增加的;d0为距离基准,由距发射机不 远处的测量值选定;d为发射机和接收机相隔的距离。在
自由空间中,路径损耗指数为2;对于典型的室外环境,
其值为3~5。在有密集的建筑物或树木的环境中,路径损
Page 30
2.信道中在噪声衰落和干扰
衡常用的做法是在接收滤波器和抽样判决器之间插入一个 称之为横向滤波器的可调滤器。它的功能是将输入端抽样 时刻上有码间干扰的响应波形变换成抽样时刻上又无码间 干扰的响应波形。
θ =90,cosθ =0,所以没有多普勒频移。
Page 27
2.信道中在噪声衰落和干扰
(1)快衰落 在快衰落信道内,符号周期内信道的冲击响应快速变化。这时信道的
相干时间Tc小于传送信号的符号周期Ts,即Ts > Tc。因为信道的衰 落特性将在一个符号周期内改变多次次,从而起基带脉冲波形的失真。 这里失真是因为在符号持续时间内,接收信号的谱分量并不能一直保 持相关性。 (2)慢衰落 如果Tc > Ts ,则信道是慢衰落的,这时信道的相关时间大于符号持 续时间,因此信道状态在一个符号持续时间内保持不变,传送的符号 就可能不会遭受前面所描述的脉冲失真,如平坦衰落一样。慢衰落信 道主要性能降低的原因是信噪比的损失。
Page 22
2.信道中在噪声衰落和干扰
Page 23
2.信道中在噪声衰落和干扰
a.平坦衰落
如果汽车无线信道在一定带宽Bc内有恒定的增益和线性相位响应,而且这个 带宽要大于送信号的带宽Bs,即Bc > Bs.么接收的信号会承受平坦衰落。如 果信道增益随时间而变,接收到的信号的幅度就会改变,即接收到的信号r(t) 的幅度随时间变化。但它的谱R(f)与当初发射信号的谱S(f)一样,即所有S(f ) 中的频率成分方承受同样的衰减和相移。
Page 21
2.信道中在噪声衰落和干扰
由于路径不同,信号到达接收 机的时间就不一样,直接路径 (如果有一个的话)的信号最 先到达,反射路径的信号后到 达。为了算出天线上的瞬时幅 度可以画一个如图8-4所示的 矢量图,各个多径用它的幅度 和相对于直接路径的相位角来 表示。若VWG和VEG方向相反, 就有可能彼此抵消,合成矢量 VEW为零。
Page 29
2.信道中在噪声衰落和干扰
6)均衡
上面提到由于传输系统的传输特性不理想而引起的码间干扰,破坏了 不失真的传输条件。为了校正或补偿系统的特性,可以在基带系统中 插入一个可调滤波器,减小码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波 器称为均衡器。所谓均衡,是指从校正系统的频率特性出发,使包括 均衡器在内的基带系统的总特性满足不失真传输条件。
Page 15
1.数字信号几个表征量
6)载噪比CNR(Carrier Noise Ratio) BER和载噪比直接有关。
CNR C dB N
式中:C为数字载波的电平有效值,N为噪声电平均方根 值。
在数字调制中,往往将载波抑制掉,所传输的信号中不出 现载波,载噪比就无从谈起,但是习惯上我们将已调的射 频/中频信号的总功率对有效带宽内噪声功率之比,定义 为CNR。
Page 13
1.数字信号几个表征量
5)误差矢量幅值EVM(Error Vector Magnitude)
它的定义式为:是发射信号的理想的测量分量I(同相位)和Q(正交相位)
(称为基准信号“R”)与实际接收到的测量信号“M”的 I和Q分量幅值之间
的矢量差
EVMRMS
1
N
N
(I
2 j
Page 4
1.数字信号几个表征量
1)信号电平 数字信号的电平与模拟信号的电平不同。对数字信号来说,
信号电平就是指有效带宽内射频或中频信号的平均功率电 平。 数字信号电平可以直接用专用数字信号场强仪(如天津德 力DS1191A )或频谱仪测量。 在用频谱仪测试时需要注意以下几点:正确连接系统,校 准仪器,确保阻抗匹配;调节频谱仪中心频率到被测频道, 选择合适的扫宽和电平显示,使频谱仪能够显示整个频道;
其定义式为:MERd源自 10log1 NN
(I
2 j
j 1
1 N
N
(I
2 j
j 1
Q
2 j
)
Q
2 j
)
20log
1
N
N
(I
2 j
Q
2 j
)
j 1
1
N
N
(I
2 j
Q2j )
j 1
式中:I
2 j
Q2j
是各星座点的矢量坐标;I
2 j
Q2j
是到对应理想星
座点的矢量偏差。
Page 24
2.信道中在噪声衰落和干扰
b.频率选择性衰落
如果汽车无线信道在一定带宽内有恒定的增益和线性相位响应,但这 个带宽Bc小于传送信号的带宽Bs,那么这个信道会使接收到的信号 发生频率选择性衰落。频率选择性衰落信道的特性如图8-7所示。这 时S(f)在频带内承受不同的增益和相移。这是由于有多径时延接近或 超过传送信号的符号周期,接收到的信号必然会失真。
Page 25
2.信道中在噪声衰落和干扰
4)多普勒频移 多普勒频移 fd=ΔΦ/(2πΔt)=(v/λ) cosθ 上式将多普勒频移和汽车的行驶速
度、汽车的运动方向和到达天线的 电波的方向之间的角度联系起来。 如果汽车沿着电波向着发射机的方 向行驶,多普勒频移是正的的,反 之则是负的。
耗指数可超过8。
Page 18
2.信道中在噪声衰落和干扰
2)阴影衰落 接收到的信号常会受到室外的小山和建筑物,以及室内墙
壁的阻隔。事实上,接收到的信号功率是个随机变量,取 决于障碍物的数量和电气特性。由于这些障碍物而引起的 信号改变称为阴影衰落。
Page 19
2.信道中在噪声衰落和干扰
3)多径衰落 当信号被悬崖或高楼等大的物体反射时,如图8-2所示,
错误比特数 Pb 传送总比特数
错误码元数 Ps 传送总码元数
落在邻区的错误码
Page 9
1.数字信号几个表征量
数字信道条件变坏有悬崖效应