数字通信中信息速率、符号率和带宽的换算new

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1、数字通信中信息速率、符号率和带宽的换算【摘要】本文对数字电视中常用的技术指标，如信息速率、符号率和带宽的概念以及它们之间的关系做了简要说明，给出了相应的计算公式。通过这些公式和DVB-C、DVB-S的系统框图，列举了在这些系统中信息速率、符号率和带宽数据之间的换算。【关键词】信息速率符号率滚降系数带宽数字通信原理是数字电视技术的基础。在全台数字化、有线电视数字化、数字电视等等这些数字概念的应用中，需要了解、掌握数字通信技术与电视技术。下面，就数字电视技术应用中常用的基本知识点做一归纳和小结。一、基带数字信号的基本概念1、基带数字信号的主要指标和基本

2、波形在数字通信中衡量系统传输能力的重要指标，常用比特率和波特率表示。对于任何形式的数字传输，接收机必须知道发射机发送的信息速率。在基带传输系统中用比特率表示传输的信息速率。信息速率Rb是指单位时间内传输的二进制比特数。单位是比特率，用bit/s表示。例如计算机串口的传输码率最高到115200bit/s。基带数字信号的基本波形如（图一）所示。（图一）基带数字信号的基本波形在图（一）中，二进制信号波形有；(a)单极性波形，（b）双极性波形，（c）单极性归零波形，（e）差分波形。（d）双极性归零波形为三元码。符号率Rs是指单位时间内传输的调制符号数，即指

3、三元及三元以上的多元数字码流的1信息传输速率，单位是波特率，用baud/s表示。码元的概念：数字信号一个取值的波形称为一个码元。在数字基带信号中，二进制和多进制信号码元波形示意如图（二）所示。图（二）二进制和多进制码元波形在图（二）中；(a)二进制单极性信号，(b)基带多电平单极性不归零信号，(c)基带多电平双极性不归零信号。在数字信号的载波调制中，码元速率就是符号率，单位也是baud/s。在调制器映射之后到解调器反映射之前，信息以多元符号形式存在，这时采用波特率更为方便。信息速率和符号率的单位不同，但在二进制中它们的数值相同。在M进制调制中，信息

4、速率Rb和符号率Rs之间关系为：Rb=RslogM（1）2码元或符号周期用Ts表示，符号率用Rs表示，则有Rs=1/Ts。2、基带数字信号的传输码形对模拟信号抽样、量化、编码可以得到具有上述波形的基带数字信号。为了适合信道传输，这些基带数字信号还要进行码形变换，其作用是；减少信号中的直流和低频分量，使码元含有定时信息，提高传输效率，具有一定的检错能力等。常用的传输码形有：AMI码，HDB3码，双相码，密勒码，CMI码，nBmB码等。3、基带数字信号的码间干扰和滚降系数基带数字信号传输系统模型见图（三）所示。发送滤波器的频率传输函数为GT(f)，接2

5、收滤波器的频率传输函数为GR(f)，信道的频率传输函数为C(f)。在抽样判决点之前，不考虑噪声的影响，则系统总传输函数H(f)表示为：H(f)=GT(f)C(f)GR(f)（2）基带信号发送传输接收抽样输出滤波器信道滤波器判决噪声图（三）基带数字信号传输系统模型由式（2）得出：系统总的传输函数由发送和接收滤波器及信道的传输函数的乘积决定。由于滤波器的频率传输函数可以由设计确定，再通过选择合适的传输链路，将信道传输函数对系统总传输函数的影响减少到可以忽略不计程度，所以系统的总传输函数就等于发、收滤波器的传输函数之积。数字信号在传输过程中会受到叠加和噪

6、声干扰，从而出现波形失真。奈奎斯特第一准则即抽样点无失真准则，或无码间串扰准则，是关于接收机不产生码间串扰的接收脉冲形状问题。对于基带传输系统，要保证无码间串扰，系统传输函数H(f)是单边带宽为fs=1/2Ts的矩形函数，称为理想奈奎斯特滤波器，如图（四）。其时域波形为h(t)=sinc(t/Ts)，称为理想奈奎斯特脉冲成形，波形和表达式如图（五）所示。H(f)h0Tsf-1/2Ts01/2Ts图（四）理想奈奎斯特滤波器3图（五）理想奈奎斯特脉冲从图（四）可以看出，无码间串扰的滤波器传输函数形状为矩形，其脉冲响应为无限长，显然该脉冲成形滤波器在物理

7、上是不可实现的。图（四）、图（五）的波形称为奈奎斯特滤波器和奈奎斯特脉冲。按照奈奎斯特准则:为了得到无码间串扰的传输特性，只要该传输函数是实函数并且在f=fs处奇对称，则系统传输函数不必为矩形，可以是具有缓慢下降边沿的任何形状。就能够得到在物理上可实现的系统传输函数，其中，常用的是升余弦滚降特性成形滤波器，如图(六)所示，其中α称为滚降系数。图(六)升余弦滚降特性滤波器函数1RsΔf其中：fN==称为奈奎斯特频率。滚降系数α=,取值在0和1之间。Δf是滚2Ts2fN降部分的带宽。α＝0的传输函数H(f)就是理想奈奎斯特滤波器的情况。4由于滚降系数α

8、的存在，在无码间串扰条件下所需带宽w=fN+Δf=fN1(+α),带宽W和符号率（码元传输速率）Rs的关系为：1W=(1+