楊翠娥

(太原工業(yè)學(xué)院，山西 太原 030008)

近年來，隨著我國高分辨率衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的發(fā)展，遙感信息的質(zhì)量大幅提高，這意味著需要存儲或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不斷增加。遙感數(shù)據(jù)的原始碼速率劇增，就需要有更高碼速率的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來完成遙感數(shù)據(jù)的傳輸。而相位噪聲是信道特性的重要技術(shù)指標(biāo)，信道特性對高碼速率數(shù)據(jù)接收性能有著非常重要的影響。

1 相位噪聲的基本概念

相位噪聲是指信號源中，由各種隨機(jī)噪聲所引起的輸出信號瞬時頻率或相位的起伏，它表征的是信號源輸出頻率的短期穩(wěn)定性指標(biāo)，是高穩(wěn)定度高、高純度頻率源的一項十分重要的指標(biāo)。由于相位噪聲的存在，引起載波頻譜的擴(kuò)展，其范圍可以從偏離載波小于1 Hz 一直延伸到幾兆赫茲。

忽略幅度起伏時本振信號源可表示為:

其中:

式中，第一項為系統(tǒng)頻率的線性漂移;第二項為周期性雜散信號的調(diào)制，βi和fi分別為雜散信號的調(diào)制度和頻率;第三項φn(t)是相位的隨機(jī)起伏，即相位噪聲［1-3］。

2 信號源相位噪聲與誤碼率的關(guān)系

一般單邊帶相噪功率譜密度值φno可表示為:

信噪比Eb/N0與載噪比C/N0有如下關(guān)系:

因此可以得到相位白噪聲φno引起的等效Eb/N0，即:

由于幅度噪聲引起PSK 誤碼的實質(zhì)是幅度噪聲引起PSK 的相位抖動，其均方值為σ2φ，它使PSK 解調(diào)出的數(shù)字碼信號有幅度起伏，從而產(chǎn)生誤碼，因此相噪對誤碼率的影響可等效于產(chǎn)生相同相噪的幅度噪聲Eb/N0的影響［4，5］。故可用對加性高斯白噪聲的分析方法分析。

圖1 所示是采用MATLAB 計算分析得出的仿真結(jié)果。由圖可見，在br大(即高速數(shù)傳)時，相噪對誤碼率的影響大。

圖1 相位白噪聲與誤碼率的關(guān)系

3 測試方法與步驟

采用中頻閉環(huán)法進(jìn)行相噪影響測試的測試框圖如圖2所示，調(diào)制器和解調(diào)器是法國ZDS 公司HDR-XXL 系列設(shè)備。調(diào)制器載波通過信號源送入。對不同的相位噪聲在不同碼速率下相同解調(diào)器解調(diào)損耗進(jìn)行對比，測試步驟如下:

圖2 中頻閉環(huán)相噪影響測試框圖

1)按照圖2 連接設(shè)備和測試儀器;

2)信號源發(fā)1 200 MHz 單載波，設(shè)置功率5 dBm;

3)接收端采用頻譜儀測試相位噪聲;

4)調(diào)制器加調(diào)QPSK 信號，碼速率640 Mbps;

5)調(diào)制器加噪聲:－120 dBm/Hz;

6)改變調(diào)制器的信號功率，通過誤碼儀測試解調(diào)器的誤碼率，通過頻譜儀測試誤碼在10－7，10－6，10－5，10－4時的信號功率和噪聲功率，即測出相應(yīng)的Eb/N0;

7)改變調(diào)制解調(diào)碼速率為:200 Mbps，10 Mbps，3 Mbps時，重復(fù)4)～6)。

4 結(jié)果分析

經(jīng)過測試得到測試數(shù)據(jù)，繪制出相應(yīng)的曲線如下:

圖3 相位噪聲對誤碼率影響數(shù)據(jù)曲線

圖3 中明顯可以看出，640 MHz 傳輸下的信噪比惡化量大于200 MHz 和10 MHz 傳輸下的信噪比惡化量。故可以得出同等相位噪聲下，碼速率越高，相位噪聲對解調(diào)誤碼率惡化程度越大。結(jié)果表明，高碼速率傳輸下對信道相位噪聲比較敏感，因此在工程中要確保系統(tǒng)各部件中信號源、頻綜的相位噪聲滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求。

由于中頻閉環(huán)中，是調(diào)制器和解調(diào)器直接相連，模擬的是理想情況下的環(huán)路結(jié)構(gòu)。由以上分析可以看出測試結(jié)果與理論分析的結(jié)果完全吻合?？紤]到實際系統(tǒng)中不是簡單的中頻閉環(huán)結(jié)構(gòu)，還有LNA，下變頻器等器件影響，故需要模擬射頻閉環(huán)結(jié)構(gòu)，分析在此條件下，是否還有相同的規(guī)律。

［1］李永波.本振相位噪聲對接收機(jī)性能的影響［J］.電訊技術(shù)，2012，52(4) ：562－565.

［2］劉嘉興.相位噪聲對數(shù)傳誤碼率的影響［J］.電訊技術(shù)，2007，47(4) ：63－65.

［3］Grebenkemper CJ.本振相位噪聲及其對接收機(jī)性能的影響［J］.和新陽，雷穎蓓，譯.空間電子技術(shù)，2003(1) ：4－13.

［4］Kurakake Takuya.1024－ QAM demodulator robust to phase noise of cable STD tuners［J］.IEEE Transaction on Consumer Electronic，2005，51(2) ：413－ 418.

［5］鞏雪倫，王宇軒.衛(wèi)星通信信道模型研究及實現(xiàn)［J］.信息通信，2013，7：152－155.