前面討論的奈氏速率是一個理想的極限值——2buud/hz。
實際應(yīng)用時有二個問題:
(1)理想低通傳遞函數(shù)是非物理可實現(xiàn)的;
(2)對接收端定時抽樣時鐘信號準確度要求高。
這是因為如理想低通的沖激響應(yīng)具有波動幅度很大的前導(dǎo)和后尾,這就要求接收端必須嚴格地在規(guī)定時間取樣,如稍有偏移,前后所有碼元造成的干擾疊加起來,極易造成判決錯誤。
因此,要尋求一個傳輸系統(tǒng),它既可以物理實現(xiàn),又能滿足奈氏第一準則的基本要求:以速率為2fn 的序列通過該系統(tǒng)后能在所有按間隔t= 的取樣點處不產(chǎn)生碼間干擾。
若將理想低通傳輸特性加以修改,使它在fn處不是銳截止,而變成緩變截止,如圖1所示。
圖2-11 理想低通特性的緩變過度特性
這種緩變過渡特性稱為滾降特性,為能滿足奈氏準則要求形成滾降特性的條件是過理想低通特性的(fn,1/2)點處作奇對稱的函數(shù)所形成的特性,如圖2-13所示。
圖1 滾降特性
從網(wǎng)絡(luò)理論可知,滾降低通特性網(wǎng)絡(luò)是物理可實現(xiàn)的,并可以證明,只要是按奇對稱條件所構(gòu)成滾降特性低通網(wǎng)絡(luò),其沖激脈沖響應(yīng)的前導(dǎo)和后尾仍是每隔t=時間經(jīng)過零點,從而滿足按間隔t=的取樣間隔取樣不產(chǎn)生碼間干擾的要求。
由于奇對稱的滾降條件,滾降后的低通網(wǎng)絡(luò)的截止頻率要比理想低通特性的截止頻率有所展寬,具體展寬的數(shù)值與所實現(xiàn)的滾降特性有關(guān)。這里引入滾降系數(shù)α的概念,即
式中,α為滾降系數(shù), fα為由于滾降而使截止頻率與fn相比所增加的頻帶。為滿足奇對稱條件,fα的取值應(yīng)在0一fn 內(nèi),則 的取值應(yīng)是在0—1的范圍內(nèi)。滾降低通網(wǎng)絡(luò)的帶寬應(yīng)為
b=(1+α)fn
滾降的條件是對于(fn,1/2) 奇對稱,對具體形狀沒有要求,所以有多種幅頻特性可以滿足這一要求。通常,采用較多的是升余弦形狀的幅頻特性,如圖2所示(正頻域部分)。
升余弦幅頻特性網(wǎng)絡(luò)的沖激響應(yīng)為
圖3給出了h(t)的曲線,圖中 α為滾降系數(shù)。α=0 為理想低通情況;其α=1表示最大滾降。
圖3 升余弦幅頻特性網(wǎng)絡(luò)的沖激響應(yīng)
圖中所示曲線可以看出:α值越大,其沖激響應(yīng)的前導(dǎo)和后尾衰減越快,因此,α值越大也就允許取樣定時相位有較大的偏移。然而,α值越大,頻帶利用率就越小,因為這時頻帶利用率為
當 α=1時,頻帶傳輸效率為1(baud/hz) 。
例: 某一基帶傳輸系統(tǒng)特性如圖
試求:① 奈氏頻帶fn=?
② 系統(tǒng)滾降系數(shù)α=?
③ 碼元速率nbd=?
④ 采用四電平傳輸時信息傳輸速率rb=?
⑤ 頻帶利用率η=?(bit/s/hz)
解: