数字脉冲整形滤波器

发布时间:2024-05-24 13:06:48 作者:汉语成语

数字脉冲整形滤波器需要考虑下面的问题:限制信号的还宽必然会增加接收机端的误码率。带宽受限的系统常常采用脉冲整形技术,该技术可以解决带宽受限的问题,同时限度地减少误码率。

在数字滤波器面世之前,脉冲整形电路是用模拟滤波器来实现的。不幸的是,模拟滤波器的响应特性受到元件值波动的影响,这种波动由公差范围、温度和老化等参数来标定。与之相比,数字滤波器的响应特性仅仅受到滤波器系数的影响,而这些系数不会随着温度与老化而变化。于是,数字脉冲整形滤波器已经成为许多数字化数据传输系统的一部分。本应用文档描述了脉冲整形技术的基本原理,并介绍了数字脉冲整形滤波器设计中需要考虑的一些问题。

矩形脉冲

在数字传输中,最基本的信息单元是矩形脉冲。它具有确定的幅值A和确定的持续时间T。图1示出了这样一个脉冲,其中A=1,T=To,脉冲的中心点为时间坐标原点,t=0。一般说来,一系列这种脉冲(每个相对于前一个延迟了T秒)构成了信息的传送。这种情况下,信息是按脉冲的幅值来编码的。

编码

二进制0被编码为没有脉冲(A=0),而二进制的1则编码为存在脉冲(A=常数)。因为每个脉冲的持续跨度为周期T,则的脉冲率为1/T个脉冲每秒,这对应着1/Tbit/s的数据传输速率。在更复杂的数据传输方案中,脉冲的幅值可以取正值和负值,而且还可以取多个离散的幅值,它们可以用来为多于1位的信息进行编码。例如,4个电平可以用来对两位信息进行编码,其中每个电平分别对应4种编码之一。在某些情况下,可以同时传输多个脉冲,这样就可以对更多的bit进行编码(参见“多位编码”一节)。

数据单元

I在复杂的传输系统中,具有多种幅值和/或多路同时发出的脉冲可以传输单个单元数据。于是,每个数据单元可以表示1位以上的信息。单个数据单元所表示的一组数据位,被称为一个码元。当然,最简单的情况,就是所示的单个双极型脉冲,其中每个数据单元即是单个数据位(在这种情况下,码元和位是同义词)。

编码方案

用于传输码元的脉冲将占据一段固定的时间间隔T(如图1中所示)。于是脉冲率为1/T个脉冲/s,即每秒1/T个码元的码率。单位为码元/s也常被称为波特(baud)。以bit/s表示的数据传输率则等于波特率乘以每个码元所表示的位的数量。例如,如果一个码元代表了4个bit,则比特率是码率的4倍。与直接传输数据位相比,这意味着可以采用更低的传输速率来传送编码,这也正是在复杂的数据传输系统将不同的位组合编码成码元的原因。应用文档余下的部分将专注于讨论如何用单个双极型的脉冲来进行单bit传输。也就是说,逻辑1可以由一个具有单位幅值的脉冲的出现来表示,逻辑0则可以由脉冲的消失(即脉冲幅值为0)来表示。当然,文档中所讨论的概念,可以用于更复杂的编码方案。