在通信系统中,传信率保持不变的原因主要与信号编码方式有关。以下是具体分析:
一、编码过程不改变信号带宽
模拟信号到数字信号的转换
模拟信号通过采样、量化和编码转换为数字信号时,虽然信号形式发生了变化(从连续时间、连续幅度变为离散时间、离散幅度),但其 带宽(即信号所占据的频率范围)并未发生改变。
信息速率与带宽的关系
频带利用率是信号传输中使用的频带与信号带宽的比例。由于编码后信号带宽未变,若传输速率(即信息速率)提高,则需增加频带;反之亦然。
二、频带利用率未实现二倍提升的原因
实际系统的权衡限制
理想情况下,PCM编码的带宽需求为$2f_N$(奈奎斯特准则),但实际中常通过缩短码元时长(减小RB大小)降低传输带宽需求。这种做法虽然节省了频带,但会引入 量化噪声,导致信息容量下降,无法实现频带利用率的二倍提升。
滚降滤波器的限制
滚降滤波器用于限制信号带宽以符合传输信道要求,但其主要作用是减少高频分量以降低码间干扰,并不改变信号本身的带宽或信息速率。
三、总结
传信率保持不变的核心在于 编码过程不增加原始信号的带宽,而频带利用率无法实现二倍提升则是由于实际系统需要在信息容量与带宽需求之间进行权衡。例如,在语音通信中,常用8位PCM编码(每个样本用1个比特表示),无论采用何种编码方式,其理论带宽始终与原始模拟信号一致。
若需提高频带利用率,需采用更高效的编码方式(如变长编码、压缩编码)或增加传输功率以支持更高码率,但这通常会牺牲其他性能指标(如抗干扰能力、实时性等)。