(2)信息速率 又叫做比特率,指每秒传送的信息单位数,单位为比特/秒(bit/s或b/s或bps),以Rb表示。
码元速率与信息速率的关系是:
Rb=Ds×Log2M
式中 M——码元进制数。
特别指出的是,当M=2时,Rb=Ds,即码元速率等于信息速率。
2、Eb/No
Eb/No用来衡量传送的信号质量,表示有用信号的每比特能量Eb与单边带噪声密度No之比。
模拟信号在进行模/数转换后,处于任意两个量化电平中间的部分,就会与其后数/模转换出来的信号有微小差别,这相当于在原始信号上叠加了一个噪声,叫做量化噪声。量化噪声是白噪声,符合噪声叠加规律。在传送过程中还有各种干扰和噪声。
假定一个二进制数字信号s(t),其码元宽度为T,则该信号每比特能量为:
Eb=2(t)dt
在实际工程计算时,往往以发射端发射功率除以信息速率来得到每比特能量。
3、频带利用率
频带利用率是衡量数字系统效率的重要指标,指单位带宽内所能实现的传送速率,单位是bit/s/Hz或b/s/Hz。
传送数字信号和传送模拟信号一样,要占有一定的频带宽度。数字信号是“1”和“0”的不同排列组合,例如,可以都是1,也可以都是0,也可以是0和1交替出现,通常则是0和1的杂乱的排列组合。0和1交替出现这种数字信号包含的最高频谱成分最高,如图5(a)中波形的带宽要大于(b)中波形的带宽。
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图5 脉冲编码调制信号的最高频率
在接收端,为了没有差错地恢复脉冲编码信号,只需要在图5中箭头所示的每个时刻正确区别是1还是0(图中是用脉冲的正负来分别代表1和0的)。若将信号通过一个低通滤波器,该低通滤波器的带宽恰好能够让图所示的正弦波通过,该正弦波的频率等于图中脉冲波形的重复频率,即二进制数字0和1出现的频率的一半。这时,接收端就可以根据滤波器所输出的正弦波正确区别1和0。因此,为了能够在接收端无错误地恢复原波形,所需频带宽度至少应等于二进制数字出现的频率的一半。
在比较数字系统效率时,单看传送速率是不行的,因为采用不同的调制方式,即使传送速率相同,所占用的带宽也不相同,见表1。
4、比特差错率和误码率
当发送端发“1”,接收端收到“0”;或当发射端发“0”,接收端却收到“1”。这种收发码不一致的情况叫误码。
误码产生的原因很多,包括噪声和脉冲抖动的影响,工业干扰和雷电干扰等等。影响误码率大小的因素很多,如信号调制方式,判别门限值的高低。误码率越小,要求视频信噪比越高。比如,为了使某数字系统的误码率达到10-9,要求信噪比为21.6dB左右。
(1)比特差错率 用来衡量数字系统正确传送信号的可靠程度,指二进制码元被传错的概率,常用Pe表示。在传送大量二进制码元的条件下:
Pe=被传错的二进制码元数/二进制数码流总的码元数
(2)误码率 也用来衡量数字系统正确传送信号的可靠程度,指码元或符号(可以是二进制,也可以是M进制)被传错的概率,常用Pes表示。
误码率和比特差错率不同,只有在二进制时,两者数值才相等。数字信号可以用二进制表示,也可以用M进制表示,由于二进制的表示形式有多种,误码率和比特差错率没有唯一的对应关系。
对于自然二进制码,其比特差错率比误码率小,误码率和比特差错率的对应关系式为:
1/2<Pe/Pes<2/3
对于二进制格雷码,误码率和比特差错率的对应关系式为:
Pe=PeS/N
式中 n=Log2M
调制方式不同,频带利用率也不相同,见表2。
由表2知道,2PSK、QPSK、MSK的Pes较小,正确传送信号的可靠程度高,但频带利用率低;其余多电平调制方式提高了频带利用率,却降低了正确传送信号的可靠程度。
5、抖动性能
抖动是数字信号传输过程中的一种瞬时不稳定现象。它表示数字信号的各瞬间对于标准时间位置的偏差。抖动包括两个方面,一是输入信号脉冲在某一平均位置左右变化;二是提取的时钟信号在中心位置上的左右变化,这种抖动现象相当于对数字信号进行了相位调制。如果用示波器观察这种信号,则在稳定的脉冲图样的前沿和后沿上出现某低频干扰调制,其频率一般为0-2KHz。抖动严重时,由于脉冲移位使接收机把有脉冲误认为无脉冲(或相反)。系统的传输速率越高,抖动的影响也越大。
产生抖动的原因很多,除了与定时提取电路的性能有关外,还与输入信号的状态有关;当输入码流中出现长连“0”码时,定时提取困难,也会产生定时抖动;在多级中继的系统中,每个中继器产生的抖动还会出现积累,使性能更加恶化。
由于抖动难以完全消除,因此在实际工程中,往往提出一些系统容许的最大抖动指标,作为对抖动的限制条件。
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