数字脉冲整形滤波器基础

　　前言

　　在带宽受限环境下工作的数据传输系统，需要考虑下面的问题：限制信号的还宽必然会增加接收机端的误码率。带宽受限的系统常常采用脉冲整形技术，该技术可以解决带宽受限的问题，同时限度地减少误码率。

　　在数字滤波器面世之前，脉冲整形电路是用模拟滤波器来实现的。不幸的是，模拟滤波器的响应特性受到元件值波动的影响，这种波动由公差范围、温度和老化等参数来标定。与

　　之相比，数字滤波器的响应特性仅仅受到滤波器系数的影响，而这些系数不会随着温度与老化而变化。于是，数字脉冲整形滤波器已经成为许多数字化数据传输系统的一部分。本应用文档描述了脉冲整形技术的基本原理，并介绍了数字脉冲整形滤波器设计中需要考虑的一些问题。

　　矩形脉冲

　　在数字传输中，基本的信息单元是矩形脉冲。它具有确定 的幅值A和确定的持续时间T。图1示出了这样一个脉冲，其 中A = 1, T = To，脉冲的中心点为时间坐标原点，t＝0。一般 说来，一系列这种脉冲（每个相对于前一个延迟了T秒）构成 了信息的传送。这种情况下，信息是按脉冲的幅值来编码的。

　　简单的情况是，二进制0被编码为没有脉冲（A＝0），而二 进制的1则编码为存在脉冲（A＝常数）。因为每个脉冲的持 续跨度为周期T，则的脉冲率为1/T个脉冲每秒，这对应 着1/T bit/s的数据传输速率。 在更复杂的数据传输方案中，脉冲的幅值可以取正值和负值， 而且还可以取多个离散的幅值，它们可以用来为多于1位的信 息进行编码。例如，4个电平可以用来对两位信息进行编码， 其中每个电平分别对应4种编码之一。在某些情况下，可以同 时传输多个脉冲，这样就可以对更多的bit进行编码（参见“多 位编码”一节）。

　　I在复杂的传输系统中，具有多种幅值和/或多路同时发出的脉 冲可以传输单个单元数据。于是，每个数据单元可以表示1位 以上的信息。单个数据单元所表示的一组数据位，被称为一 个码元。当然，简单的情况，就是图1所示的单个双极型脉 冲，其中每个数据单元即是单个数据位（在这种情况下，码 元和位是同义词）。

　　用于传输码元的脉冲将占据一段固定的时间间隔T（如图1 中所示）。于是脉冲率为1/T 个脉冲/s，即每秒1/T 个码元的 码率。单位为码元/s 也常被称为波特（baud）。以bit/s 表示 的数据传输率则等于波特率乘以每个码元所表示的位的数 量。例如，如果一个码元代表了4 个bit，则比特率是码率的 4 倍。与直接传输数据位相比，这意味着可以采用更低的传输 速率来传送编码，这也正是在复杂的数据传输系统将不同的 位组合编码成码元的原因。应用文档余下的部分将专注于讨 论如何用单个双极型的脉冲来进行单bit 传输。也就是说，逻 辑1 可以由一个具有单位幅值的脉冲的出现来表示，逻辑0 则可以由脉冲的消失（即脉冲幅值为0）来表示。当然，文档 中所讨论的概念，可以用于更复杂的编码方案。

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