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數字信號在傳輸過程中衰落與干擾
來源: 日期:2013-12-4 20:49:33 人氣:標簽:
微波傳輸除考慮自由空間傳播損耗外,還要考慮地面反射、大氣折射、大氣層衰耗、雨致衰耗等因素對傳播的影響。
地面電視廣播工作在vhf和uhf頻段時,其路徑損耗因素較多。在計算時一般采用作“剖面圖法”,要考慮自由空間傳播損耗,以及多個障礙物的繞射損耗和多個傳播區段的反射損耗。
同軸電纜傳輸時,由于電纜內外導體都存在一定電阻,再加上絕緣體中不可避免地存在著漏電流,使得高頻信號能量在傳輸過程中有一部分損失。這種信號的衰減與電纜的使用年限和環境溫度有關,使用時間長,環境溫度高,衰減增加。
光纖傳輸時同樣有光鏈路損耗,包括:光纖的吸收損耗、散射損耗、熔接損耗等。
(2)陰影衰落。地面數字電視廣播接收到的信號常會受到室外的小山、建筑物以及室內墻壁的阻擋。事實上,接收到的信號功率是一個隨機變量,取決于障礙物的數量和電氣特性。由于這些障礙物引起的信號改變稱為陰影衰落。
(3)多徑衰落。多徑是由于發射的信號經不同路徑的反射到達接收機的時間不同造成的。反射路徑還會隨時間變化,有飛機飛過,甚至是樹枝搖動,也會引起延遲和衰減的變化。它是地面傳輸的主要問題。
(4)平坦衰落,頻率選擇性衰落。信號衰落還可以用衰落的延遲擴展和信號帶寬的相對關系來描述。延遲擴展是信號中從發射機到接收機 遠路徑的那個分量對直接路徑分量的時間延遲。
延遲擴展是個隨機變量,常用它的標準偏差來表征,叫作信道的延遲擴展的方均根(rms)。如果信道在一個比傳送信號帶寬更寬的帶寬內,具有恒定增益和線性相位響應,那么接收到的信號承受平均的衰落。這時接收到的信號包括一個隨機的幅度和相位,但發送信號的頻譜特性在接收機中仍然保持,沒有附加的信號失真。
如果信道具有恒定增益和線性相位響應的帶寬小于傳送信號帶寬,信道在接收到的信號上產生頻率選擇性的衰落,這時接收到的信號包括了多樣的傳輸波形。幅度被衰減,時間被延遲,接收到的信號當然是失真了。頻率選擇性衰落對載波幅度的影響示意圖如圖所示。
頻率選擇性衰落引入自我干擾,因為延遲擴展是那么大,使得某些比特同時到達接收機。這些符號間干擾(isi)在接收到的比特中形成了一個“誤碼層”。平坦衰落可增加發射功率來平衡,而頻率選擇性衰落不能靠增加發射功率來消除,因為這樣做同樣增加了自我干擾。
(5)脈沖干擾。數字信號在傳輸中,除有同頻干擾、鄰頻干擾之外,還有一種脈沖干擾。
脈沖干擾是由于燈的開關、汽車的點火裝置引起的時間短促而功率較大的電脈沖。它對數字信號的傳輸不利,會引起一連串的誤碼,是數字信號傳輸中的主要問題之一。
對于低功率的脈沖干擾、多載波系統對它有比較強的抗干擾性,因為干擾可以被平均地分到整個fft塊上:另一方面,一個短的大功率干擾脈沖會經ofdm處理后,擴展引起的許多符號周期的嚴重干擾,相當于脈沖切過所有的載波,這就會出現大量的誤碼。
(6)抖動與漂移。抖動是數字信號傳輸過程中的一種瞬時不穩定性。其定義為:數字信號的各有效瞬間相對標準時間位置的偏差,偏差的時間范圍稱為抖動幅度,偏差的時間間隔對時間的變化率稱為抖動頻率。抖動幅度的單位是ui,它表示單位時隙。
抖動頻率的單位是赫茲(hz)。抖動表現在兩個方面:一是輸入信號脈沖在某一平均位置左右變化;二是提取的時鐘信號在中心位置上的左右變化。
漂移定義為數字信號在特定時間(例如 佳提取時刻)相對其理想參考時間位置的長時間偏移,這里的長時間是指變化頻率低于10hz的長期相位變化。i-tu-tg.810建議規定,變化頻率高于10hz的短期相位變化稱為抖動,而將變化頻率低于10hz的長期相位變化稱為漂移。
漂移將引起傳輸信號在時間上偏離理想位置,使輸入信號比特在判決電路中不能正確識別,從而產生誤碼,而大幅度的漂移終將轉化為滑動損傷。
(7)馬賽克現象。在數字電視畫面上由于傳輸誤碼的增多將出現方塊形圖像丟失,丟失圖像的方塊里充滿噪聲,這種現象稱為馬賽克現象。
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