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误码的原因及与信噪比的关系

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:以不归零二元码为例分析误码的产生及误码率与信噪比的关系。(二)误码率与信噪比的关系1.误码率数字信号传输系统中,误码的多少通常以误码率衡量,它表示为单位时间内误码数目占总数据数目的比例值。图上示明的曲线交叠部分表示会产生误码的电平范围。图8-3高斯白噪声的幅度概率密度函数图8-4总误码率Pb与信噪比S/N之间的关系

误码的原因及与信噪比的关系

以不归零二元码为例分析误码的产生及误码率信噪比的关系。

(一)二元码的误码产生

一种不归零二元码传输过程中受噪声影响产生误码的情况如图8-1所示。

图8-1 二元码产生误码的情况

在图8-1中,图(a)表示原始数据序列的不归零二元码波形;图(b)表示经传输通道中频率特性失真后接收端得到的序列波形;图(c)表示叠加入噪声干扰之后的波形,中间一条虚线表示判决门限电平d(高电平与低电平的平均值),高于d的电平判决为数据“1”,低于d的电平判决为数据“0”;图(d)表示判决定时脉冲;图(e)表示判决后恢复的数据序列。比较图(a)和图(e)可以看出,在两处由于噪声幅度超过判决电平而发生接收误码。

(二)误码率与信噪比的关系

1.误码率

数字信号传输系统中,误码的多少通常以误码率(误比特率BER或误符号率SER)衡量,它表示为单位时间内误码数目占总数据数目的比例值。

2.误码率与信噪比的关系

设二元码数字信号为s(t),信道产生的噪声(平均值为零的高斯白噪声)为n(t),则数字信号经过信道传输后,在接收端的输出信号y(t)为这两者的相加,即:

y(t)=s(t)+n(t)

有高斯白噪声的数字信号波形及噪声能量分布如图8-2所示。

图8-2(a)所示为接收端含有高斯白噪声的数字信号波形,图8-2(b)所示为与信号电平相应的噪声能量分布。由图可见,因噪声影响使信号电平发生失真而超过判决电平的概率是很小的,但在电平判决时刻一旦出现这种情况,就会形成误码。图(b)上示明的曲线交叠部分表示会产生误码的电平范围。(www.xing528.com)

平均值为0的高斯白噪声的幅度概率密度函数P(n)为:

图8-2 有高斯白噪声的数字信号波形及噪声能量分布

式中,σ2为噪声功率,也即噪声均方值。

当发送端传输数据“0”(幅值0)时,叠加噪声后接收端的信号幅度概率密度函数为P0(y)(上式中左边的n=y,右边的n=y)。当发送端传输数据“1”(幅值A)时,叠加噪声后接收端的信号幅度概率密度函数为P1(y)(上式中左边的n=y,右边的n=y-A)。

由此得到P0(y)、P1(y)的函数图形,如图8-3所示。

它们与图8-2(b)相似。图中,判决门限电平选为d=A/2。

由图8-2和图8-3可见,发送信号幅度为0时,如果时钟脉冲判决时刻Y(KT)≥d(图8-2和图8-3中I区内),则接收端判决结果将误认为发送信号的幅度为A;同理,发送信号幅度为A时,如果时钟脉冲判决时刻Y(KT)<d(图中Ⅱ区内),则判决结果将误认为发送信号幅度为0。这两种情况都造成数据误码。

根据Q函数得到的总误码率Pb与信噪比S/N之间的关系曲线如图8-4所示。

图8-3 高斯白噪声的幅度概率密度函数

图8-4 总误码率Pb与信噪比S/N之间的关系

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