随机数与符号生成器：打造不凡的创意

在我们设计的通信系统中，来自ADC或者其他信源的数据比特位最终被转换成相关的符号来进行传输。使用实时的信源将会大大增加系统的复杂度，而且将会很大地限制通信系统的设计。虽然了解这些约束对于设计实时通信系统是必需的，但对于一个刚刚涉及通信系统设计和实现的初学者来说并不轻松。

为了说明这一点，让我们创建一个用于高保真（高于CD的品质）的音乐信号数字通信系统，该系统能够接收DSK的数模转换器（ADC）产生的数据。假设使用的是C6713DSK，这意味着使用立体声（双通道）数据，每个采样具有24个比特位，名义采样率为每秒48000帧。进入DSK的数据速率为每秒2×24×48000=2304000位。要知道T-1数据链路代表来自24路电话线的数据的组合信号才只包含1544000位，对于我们的数字通信工程而言这个数据量无疑有点大。

我们从随机数发生器取得数据位，可以使用一个伪随机数（pn或者m序列）发生器或者一个预处理数据流来实现。说到比特位，我们需要简短地讨论一下数字通信中比特和符号的关系，因为它们非常容易混淆。在计算机中或者DSK中数值使用比特来表示，但是我们知道在通信链路中实际传输的是符号。如果我们的通信系统是使用一个拥有4个不同的数值的符号集（星座），我们就称每个符号2比特。如果我们使用一个具有16个不同的数值的符号的星座，称为每个符号4比特。记住一个数字通信系统收发的是符号，而不是比特。这就是说，本章我们讨论的BPSK，符号集只有两个不同的取值。这意味着对于BPSK，每个符号有一个比特，所以比特率和符号率是相等的。

设计我们的数字通信系统的一个相对容易的起点是选择一个数据速率，使得每个符号具有整数个采样数。这就是说，F_S/R_d=k，这里F_S是采样频率，R_d是数据速率，k是整数。使用的名义采样频率为48kHz，至少需要每个符号2比特，我们可以通过表16.1来选择数据速率。在本章的后面，我们将使用k=20，这决定了通信系统的很多东西。一般的将包括但不局限下面的内容：

（1）F_S/20是符号速率，每秒2400个符号位（Symbol Per Second，sps）。

（2）符号速率的倒数符号周期为1/2400=0.41666ms。(www.xing528.com)

（3）每个并且所有的符号周期都包含20个采样。

虽然这些都是很显然的，但是通常容易出现的一个错误是，没有意识到这些概念是相互关联的不能独立变化，而尝试变化其中的某个参数（采样频率、符号率、符号周期、每个符号的采样数）。

在我们的工程中，调制信息符号来自DSK的DAC，它是以模拟电压的形式出现的。如果实际来尝试传输这些符号，这个时变的模拟电压会进入另一级电路，例如功率放大器和天线。

表16.1 每个符号使用整数个采样数的数据速率 （假设采样频率为F_S=48kHz，注意对于BPSK每秒的符号数和每秒的比特数是相等的）