相位噪声对QPSK解调性能的影响
(完整word版)PI4-QPSK信号的调制与解调
大学生本科毕业设计（论文）题目：PI/4—QPSK信号的调制与解调专业电子与通信工程类别计算机模拟日期05年5月摘要在以前的数字蜂窝系统中，往往采用FSK、ASK、PSK等调制方式.随着数字蜂窝系统的发展，对调制和数字蜂窝系统的技术要求越来越高，许多优秀的调制技术应运而生，其中PI/4—QPSK 技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法。
本文首先介绍了数字相位调制的一般原理；然后对PI/4—QPSK的调制原理进行了阐述，并对影响调制性能的滤波器进行了分析与研究;最后重点研究了PI/4—QPSK的三种解调方法并通过用Matlab对这一过程进行编程,得出信号在不同信噪比下模拟传输的时域图、频域图及功率谱密度曲线等，并在相同信道条件下通过眼图和误码率曲线图对PI/4—QPSK的三种解调方法进行了性能比较，得出了基带差分解调性能最差、中频差分解调性能次之、鉴频器解调性能最优的结论。
关键词PI/4—QPSK；同相信道；正交信道；调制；差分解调(完整word版)PI4-QPSK信号的调制与解调AbstractPrevious digital honeycomb system often adopt modulation way of FSK, ASK，PSK etc. Along with development of digital honeycomb system the tec- hnical criterion of modulation and demodulation will be adjusted to meet hig—her requirement. A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require, the PI/4—QPSK is one of the most outstanding technology in radio communication。
dpqpsk调制解调原理
dpqpsk调制解调原理Differential Quadrature Phase Shift Keying（DPQPSK）是一种数字调制和解调技术，常用于数字通信系统中。
这种调制方案在相位调制的基础上引入了差分（Differential）编码，以提高系统的抗干扰性能。
下面是DPQPSK 的调制和解调原理的基本概念：DPQPSK调制原理：1. 相位调制（QPSK）：-在QPSK中，每个符号代表两比特的信息。
QPSK将相位分成四个离散的状态，每个状态代表一种相位，通常为0°、90°、180°和270°。
2. 差分编码：- DPQPSK引入了差分编码，即在相邻符号之间计算相位变化，而不是绝对相位值。
这样可以减小系统对绝对相位值变化的敏感性，提高系统对相位噪声的容忍度。
3. DPQPSK调制：-对于每个符号，DPQPSK选择相邻符号之间的相位变化来表示信息。
常见的差分相位选择是0°、90°、180°、270°，分别对应于00、01、10、11的二进制比特组合。
DPQPSK解调原理：1. 接收信号：-接收端接收到经过信道传输的DPQPSK信号。
2. 相位检测：-对接收到的信号进行相位检测，以确定每个符号的相位。
3. 差分解码：-将相位检测到的相位与之前一个符号的相位进行比较，从而得到相邻符号之间的相位变化。
这个相位变化对应于差分编码的信息。
4. 解码：-将相邻符号之间的相位变化映射回二进制比特，得到传输的信息比特流。
优势和应用：1. 抗相位偏移和相位噪声：- DPQPSK通过差分编码的引入，对于相位偏移和相位噪声具有更好的鲁棒性，提高了系统的性能。
2. 频谱效率：-与一些其他调制方案相比，DPQPSK在相同带宽内传输更多的信息，提高了频谱效率。
3. 光通信：- DPQPSK常用于光通信系统中，因为它对于光纤通道中的相位噪声和失真具有较好的适应性。
本振相位噪声引起QPS号信噪比降低的分析与真
空间电子技术删年第ｌ期射机功率来改善效果是４ｉ明硅的，目．改善程度受噪声基底限制。
以上是调制过程的分析，解调过程分析类似。
４仿真结果图６是载波Ｉ路ＱＰｓＫ信号解调仿真原图５卷积积分姑果理框图，以高斯自噪声作为信号源，经过Ｆ¨变换，高斯白噪声被转变到频域，再用根据实测相噪数据拟合的曲线（频域的）对其加权，形成相位噪声的频潜，去卷积一路ＯＰＳＫ信号，带通滤波后再变换到时域判决。
图６ＱＰｓＫ解调Ｉ路的仿真模型图７、图８是仿真中所采用的相位噪声，图７是与实测相吻合的，图８是在图７基础上平均恶化５ｄＢ的相位噪声。
图８是仿真的误码率曲线，根据资源卫星，仿真的参数为：数据速率：５３ＭＨｚ载波速率：８３２１Ｍｍ１０Ｈ２１００Ｈ２１ｋ｝ｋｌＯｋ｝ｋ１００ｋＨ２—３３ｄＢｃ／Ｈｚ一５８ｄＢｃ／Ｈｚ一８６ｄ时Ｈｚ一９０ｄＢｃ／Ｈｚ一９３ｄＢｃ／Ｉｋ图７相位噪声的仿真曲线２００４年第】期张爱兵等：本振相位噪声引起ＱＰＳＫ信号信噪比降低的分析与仿真４ｌ图８相位噪声的仿真曲线（比图７平均恶化５拥）实测相位噪声：从ＢＥＲ曲线（图９）可以明显看出，在只考虑载波相位噪声因素时，对资源卫星数传分系统的仿真比理想ＢＥＲ曲线恶化了０，３ｄＢ，这和前面的分析基本吻合。
当相噪恶化至图８所示时，ＢＥＲ曲线将会严重恶化，并且随着载波功率的增加，误码率有不归零的趋势。
５结论从频域分析＿ｒＱＰＳＫ信号相干解调时受载波相位噪声的影响，主要分析了信噪比和误码性能损失。
结合实际系统的仿真结果实线为理想ＢＥＲ曲线；ｘ为实测相噪下仿真的ＢＥＲ曲线＊为实删相噪平均恶化５ｄＢ的仿真曲线图９ＯＰｓＫＢＥＲ曲线证明ｒ分析的正确性，同时还表明当相位噪声恶化到一定程度时，无论如何增加发射机功率，误码率是不归零的。
参考文献ｌ罗宾斯ｗＰ著，姜遵富译．相位噪声．北京：人民邮电出版社．１９８８２王明远．空间对地观测技术导论．北京：军事译文出版社．２００２３ＨａｎⅥｇｕｃ｝ＩｉＫＢＥＲＰｅｄ锄Ⅻｃｅｏｆｃｏｈｅｒｅｌｎ・Ｑ｝ｓＫｍ岫｜１１ｉｓｓｌｏｒＩｓ胡＆刚ｂｙｐｈａ８ｅ肿ｉｓｅｎ啪“ｑｕ。
信号分析仪相位噪声优化的原理和影响分析
Ｎ９ ０ ３ ０ Ａ 信 号 分析 仪 。
劲曩耍强
对于 发射功率 为 ５ Ｗ （ ３ ７ ｄ Ｂｍ ）的手持 发射机 ，测试
『 １ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ， ５ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ］ 频偏杂散要求的动态范围 ：
字 对 讲 机 进 行 检 测 时 ， 发 现 所 测 样 品 的 带 内 杂 散 指 标 均
馈给检测系统供应商 ，都无法找 出原因 ，仅确认检测软件设 置参数正确 ，仪表动态范围满足测试要求 。
不 合 格 ，不 合 格 的 频 段 为 ［ ｆ ｃ 一 ５ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ， ｆ ｃ 一 １ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ］ 和 ［ ｆ ｃ ＋ １ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ． ｆ ｃ ＋ ５ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ ］ ，所 测 频谱 如 图 １ 所示 ， 信 号发 射中心频 率为 ４ ０ ３ ＭＨ ｚ ，合 格 门 限 为 一 ３ ６ ｄ Ｂ ｍ（ Ｒ Ｂ Ｗ ＝
可以改变输 出频率 。
时， 系统动态范 围最大 （ － １ ４ ５ ｄ Ｂ ｃ ／ Ｈ ｚ ） ，有足够的余量满足
测量要求。
２ ． ２相位 噪 声 影响 根 据 是 德科 技 官 方 网 站 的 数据 ，两 款 仪 表 的标 称 相 位 噪
声均满足测量动态范围的要求 （ 见表 １）。
表 １相位噪声指标
型号
在使 用一 套 自动 检 测 系 统按 照 《ＧＢ Ｉ Ｔ ３ ２ ６ ５ ９ — ２ ０ １ ６
测 结 果 合 格 ，所 测频 谱 如 图 ２所示 。测 试 结 果与 仪 表 相 关ｌ 性 很 大 ，测 试 结 果 不 合格 是 仪 表 的 原 因 。先后 将 该 问题 多 次 反
相位噪声 时域 频域-概述说明以及解释
相位噪声时域频域-概述说明以及解释1.引言1.1 概述相位噪声是一种在信号处理和通信系统中广泛存在的噪声形式，它对系统性能和数据传输具有重要影响。
相位噪声源于信号的相位变化，可能导致频谱中的频率偏移或相位偏移。
因此，研究和理解相位噪声的特性、分析方法和应用是非常重要的。
在现代通信系统中，相位噪声是一个关键的技术指标，特别是在高速数据传输和无线通信等领域。
它在天线设计、频谱规划、调制解调、时钟同步和误码率性能等方面起着关键作用。
相位噪声的特性主要包括其频谱分布和功率密度谱。
频谱分布通常用功率谱密度表示，它描述了信号在不同频率上的能量分布。
相位噪声的功率密度谱通常呈现出随频率增加而增大的趋势。
此外，相位噪声还具有相位不稳定性和频率稳定性两个方面的特性。
相位不稳定性描述了相位随时间变化的程度，而频率稳定性描述了信号频率的稳定性。
时域分析和频域分析是用来研究相位噪声的重要工具。
时域分析主要关注信号在时间域上的波形和变化特性。
常见的时域分析方法包括自相关函数、互相关函数、统计量分析等。
而频域分析则研究信号在频域上的频谱分布和频率成分。
常见的频域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度估计等。
本文将重点探讨相位噪声的定义、特性以及其对系统性能的影响。
同时介绍时域分析和频域分析的基本原理、方法和工具，并讨论它们在相位噪声研究中的应用。
最后，总结相位噪声对系统的重要性，评价时域和频域分析的综合价值，并展望未来在相位噪声研究方面的发展方向。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文将按照以下结构来进行论述相位噪声、时域分析和频域分析的相关内容：2. 正文2.1 相位噪声2.1.1 定义和背景2.1.2 相位噪声的特性2.1.3 相位噪声的影响2.2 时域分析2.2.1 时域分析的基本原理2.2.2 时域分析的方法和工具2.2.3 时域分析的应用2.3 频域分析2.3.1 频域分析的基本原理2.3.2 频域分析的方法和工具2.3.3 频域分析的应用3. 结论3.1 总结相位噪声的重要性3.2 对时域和频域分析的综合评价3.3 展望未来的研究方向通过以上的结构安排，本文将首先从引言部分概述相位噪声的背景和目的，然后展开正文内容，分别介绍相位噪声的定义和特性，以及时域和频域分析的基本原理、方法、工具和应用。
【精选】相位噪声的产生原因和影响
相位噪声的产生原因和影响概述相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。
在理想情况下，一个频率固定的完美的脉冲信号(以1 MHz为例)的持续时间应该恰好是1微秒，每500ns有一个跳变沿。
但不幸的是，这种信号并不存在。
如图1所示，信号周期的长度总会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。
这种不确定就是相位噪声，或者说抖动。
相位噪声是频率域的概念。
相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式，其结果在频率域内显示。
用一个振荡器信号来解释相位噪声。
如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。
但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。
从图2中可以看出，在离中心频率一定合理距离的偏移频率处，边带功率滚降到1/fm，fm是该频率偏离中心频率的差值。
相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。
一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。
定义定义1：相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比,表现为载波相位的随机漂移,是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标源自: 有线数字电视传输特性与故障解析《中国有线电视》 2005年赵雨境,王恒江定义2：相位噪声是指光的正弦振荡不稳定,时而出现某处相位的随机跳变.相位噪声导致光源线宽变宽.光强度噪声是指因自发辐射光强的随机变化和外界温度的变化,导致发射光强的起伏源自: Fabry-Perot干涉式光纤温度传... 《传感器技术》 2001年曹满婷来源文章摘要：分析了温度对相位的调制作用以及Fabry -Perot干涉结构检测相位变化的原理 ,提出了一种具有高灵敏度和高分辨率的相位调制型全光纤结构 ,并进行了系统的噪声分析。
定义3：是一随机量通常把信号的相似随机起伏中（t）称为相位噪声.（t）随时间变化的随机过程是一平稳的随机过程并使随机量的概率密度分布符合正态分布源自: 受多项噪声影响的二级方差估值的置信度《四川教育学院学报》 1997年林时昌来源文章摘要：有限次（ｍ次）采样测量的二级方差估值（，ｍ）随机地偏离其真值＜）。
qpsk调制解调
qpsk调制解调QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 是一种常用的数字调制和解调技术，用于在数字通信系统中传输数字信息。
它是一种相位调制方式，其中两个相位（0度和90度）分别代表两个比特的二进制0和1。
QPSK是一种高效的调制技术，能够有效地在有限的频谱资源中实现高达2倍的数据传输速率。
接下来，我们将详细介绍QPSK调制解调的原理、应用和一些相关的注意事项。
QPSK调制：QPSK调制使用正交信号分量来表示数字信息，其中两个正交分量分别称为I (In-phase) 和Q (Quadrature)。
正交分量的相位差为90度。
整个调制过程可以分为三个主要步骤：编码、映射和载波调制。
首先，将输入的数字信息进行编码，将每一个数字比特映射为一个复数符号。
通常使用二进制比特来表示数字信息，每两个比特对应一个符号。
例如，00表示符号0，01表示符号1，10表示符号2，11表示符号3。
接下来，使用映射表将编码后的符号映射到相应的相位值。
在QPSK调制中，我们有四个离散的相位值来表示不同的符号：0度、90度、180度和270度。
映射表将二进制比特对应到这四个相位值中的一个。
例如，00映射到0度相位，01映射到90度相位，以此类推。
最后，将映射后的符号与两个相位调制载波相乘。
通常，I分量与余弦载波相乘，Q分量与正弦载波相乘。
这样可以生成一个叠加了两个不同相位的调制信号。
QPSK解调：解调过程与调制过程相反。
首先，接收到的调制信号会经过信道传输，并且会受到一定的噪声干扰。
然后，解调器会对接收到的信号进行解调，以恢复原始的数字信息。
解调过程也可以分为三个主要步骤：载波同步、解调和解码。
首先，解调器需要进行载波同步，以找到接收信号中的两个正交相位信号。
这通常通过使用差分解调器和相位锁定环路等技术来实现。
通过比较接收信号中的两个正交分量的相位差，可以准确地恢复出原始信号的相位信息。
接下来，将解调后的信号映射回原始的二进制比特。
相位噪声和抖动的概念及其对系统性能的影响
相位噪声和抖动的概念及其对系统性能的影响1.相位噪声的概念：相位噪声是指信号或系统相位的短期和长期不稳定性，通常以功率谱密度的形式表示。
它是由于信号中频率分量的随机波动引起的。
相位噪声可以描述系统时钟的稳定性，以及信号与系统传输中引入的相位失真。
2.抖动的概念：抖动是指信号或系统的时间间隔的不稳定性。
它是指在信号或系统中观察到的无规律的时间偏移或频率偏移。
抖动可以由多种因素引起，如时钟不稳定性、噪声、温度变化等。
抖动可以影响信号的准确性、稳定性和可靠性。
3.相位噪声和抖动对系统性能的影响：-频谱扩展：相位噪声和抖动会导致信号频谱的扩展，使信号在频域上具有更宽的带宽。
这会降低信号的功率效率，增加系统的带宽需求。
-信号失真：相位噪声和抖动会引起信号的相位偏移，导致信号的形状发生变化。
这会导致信号的失真和误差增加，降低系统的性能和可靠性。
-时钟同步误差：相位噪声和抖动会对时钟信号的准确性和稳定性产生影响，进而影响整个系统的时钟同步。
时钟同步误差会导致数据传输中的时序错误，使系统无法正常工作。
为了减小相位噪声和抖动对系统性能的影响，需要采取一些措施。
常见的方法包括：-时钟优化：选择合适的时钟源，提高时钟的稳定性和准确性。
可以使用低噪声振荡器、时钟锁相环等技术来减小相位噪声和抖动。
-滤波器设计：使用合适的滤波器来抑制噪声和抖动。
可以采用低通滤波器、带通滤波器等方法来限制频率范围，降低噪声和抖动的影响。
-信号处理算法：可以采用信号处理算法来补偿相位噪声和抖动引起的误差。
常见的算法包括锁相环、相关器等技术。
综上所述，相位噪声和抖动是系统性能的重要指标，它们对信号的质量和可靠性有着重要的影响。
了解相位噪声和抖动的概念，并采取适当的措施来减小其影响，对于提高系统性能具有重要意义。
相位噪声分析及对电路系统的影响
相位噪声分析及对电路系统的影响1. 概述相位噪声就是短期频率稳定度，一个物理现象的两种表示方法，相位噪声为频域表示，短期频率稳定度为时域表示。
相位噪声一般是指在系统内各种噪声作用下所引起的输出信号相位随机起伏。
相位的随机起伏必然引起频率随机起伏，这种起伏速度较快，所以又称之为短期频率稳定度，用单边带，1Hz 带宽内的相位噪声功率谱密度£(ƒm )表示。
而时域一般用在一定时间间隔内，频率变化量的相对值表示，它是测量时间τ的函数，一般用方差><)(2τσ描述频率稳定度，可分长期稳定度和短期稳定度，目前没有严格界限。
频率源的相位噪声是一项非常重要的性能指标，它对电子设备和电子系统的性能影响很大，从频域看它分布在载波信号两旁按幂律谱分布。
用这种信号不论做发射激励信号，还是接收机本振信号以及各种频率基准时，这些相位噪声将在解调过程中都会和信号一样出现在解调终端，引起基带信噪比下降。
在通信系统中使话路信噪比下降，误码率增加；在雷达系统中影响目标的分辨能力，即改善因子。
接收机本振的相位噪声，当遇到强干扰信号时，会产生“倒混频”使接收机有效噪声系数增加。
所以随着电子技术的发展，对频率源的相位噪声要求越来越严格，因为低相位噪声，在物理、天文、无线电通信、雷达、航空、航天以及精密计量、仪器、仪表等各种领域里都受到重视。
2. 相位噪声及频率稳定度分析2.1 相位噪声分析任何信号的频谱都不可能绝对纯净，总会受到噪声的调制产生调制边带。
噪声可分为：闪变噪声、干扰噪声和白噪声，1Hz 带宽内的热噪声功率N o 在常温17℃时为-174dBm/Hz 。
这些噪声连续分布，假设对一纯净信号ƒo 进行调制，取1Hz 带宽内的噪声功率，频率为)(0f f ∆+，在时间小于1秒时，可以认为噪声电压也是正弦波。
这样可用矢量法来分析这两个正弦信号的调制结果，用图1表示。
图1中用V 2表示ƒ0幅度，用02N 表示噪声正弦波幅度，把ƒ0信号看成静止，则噪声分量以 f ∆=∆πω2的角速度旋转。
针对无线宽带相位噪声的测试方案
针对无线宽带相位噪声的测试方案这些宽带无线系统必须要有可靠的测量技术作为支持。
关键指标误差矢量幅度（EVM）是一种严格的规范，经常用于描述传输信号的调制质量。
EVM测量的是理想的参考波形与被测波形之间的差别。
如果接收机的EVM很差，它能够正确恢复传输信号的能力就会下降，这会增加蜂窝边缘的误码率（BER），导致覆盖范围缩小。
图1 上述的QPSK信号中的相位抖动降低了接收机的灵敏度造成EVM差的原因之一是发射机和接收机当中所有振荡器的相位噪声。
正交相移键控调制（QPSK）信号的相位噪声看上去像星座图的旋转（见图1），缩短了星座点之间的距离，所以对于给定的误码率，接收机就需要更高的信噪比。
因此相位噪声降低了接收机的灵敏度。
对于像LTE和WiMAX当中的正交频分复用（OFDM）信号，本振（LO）的相位噪声叠加在n个副载波上的。
这里的相位噪声有两个效果：（1）所有副载波的随机相位旋转常称为公共相位误差（CPE）；（2）载频间干扰（ICI）是由给定的副载波被n-1个相邻的带有噪声的副载波恶化而产生的。
OFDM符号包含特定的被称为“导频”的副载波，“导频”能帮助接收机跟踪到CPE，同时估计出传输信道的频率响应。
这些“导频”并不会改善ICI，但它仍然会影响EVM。
这会导致相位噪声对OFDM的影响略微不同于对传统的QPSK信号的影响，但是相位噪声仍然是信号恶化的一个重要原因。
对于64-QAM调制的OFDM来说，对发射机输出端的EVM的要求非常严格：均方根的典型值是2.7%左右。
这就是为什么本振的相位噪声和抖动对于本振锁相环（PLL）的设计很关键的原因。
要实现均方根2.7%的EVM，我们推荐将总相位抖动均方根值低于1°作为选择合成器的标准。
测量相位噪声由于相位噪声对EVM有如此重要的影响，所以在开发过程中检验本振的相位噪声性能就非常关键。
虽然低成本设备（比如用户设备或者毫微微蜂窝设备）的生产测试次数较少，不允许进行这种深入测试，但是相位噪声测量功能却有助于过程监控和排除生产问题。
相位噪声的产生原因和影响
相位噪声的产生原因和影响相位噪声（Phase Noise）是指信号频率中相位差的随机变化引起的频率不稳定性。
它主要由以下几个因素引起：1.器件非线性：电子器件在非线性工作状态下，会引起频率混叠，导致相位噪声的增加。
例如，放大器的工作点偏差、非线性传感器、杂散回路等都会引起相位噪声。
2.温度变化：温度的变化会导致电子器件参数的变化，进而引起相位噪声的产生。
例如，晶体振荡器（OCXO）受温度影响较大，温度变化会导致晶体振荡器的共振频率发生变化，进而引起相位噪声。
3.时钟漂移：时钟信号的漂移会引起相位噪声的产生。
时钟漂移是指时钟信号的频率不稳定性，例如，由于时基器件的稳定性差，时钟信号可能会因为温度变化、器件老化等原因，导致频率漂移，进而引起相位噪声。
相位噪声对通信系统和雷达系统等有着很大的影响：1.信号质量下降：相位噪声会引起信号频率的随机变化，导致频谱扩展，从而使得信号质量下降。
在通信系统中，相位噪声会导致信号幅度和相位的抖动，从而降低信号的传输性能。
2.谱勾股耦合：相位噪声会引起信号谱的不规则变化，导致信号谱出现峰谷不平等现象，即谱勾股耦合。
这种谱勾股耦合会导致接收机对周围环境中其他信号的干扰增大，降低系统的抗干扰能力。
3.符号定时误差：相位噪声会引起符号定时误差，即接收机判断数据位的时间点出现错误。
这会导致误比特率的增加，从而降低系统的传输可靠性。
4.频率漂移：相位噪声会引起本振频率的随机漂移，导致频率与接收机中本地振荡器不匹配，使得解调和解调过程中的频率合成出错，从而导致错误率的增加。
为了减小相位噪声对系统的影响1.优化器件设计：在器件设计中，应尽量减小器件的非线性和温度漂移，以降低相位噪声的产生。
2.增加反馈环路：通过增加反馈环路，可以在一定程度上抑制相位噪声的增长。
例如，在放大器中引入负反馈，可以降低相位噪声的影响。
3.使用稳定的时基器件：选择稳定性好的时基器件，例如，使用高品质的晶体振荡器（OCXO）作为时钟源，可以降低相位噪声的影响。
光通信领域中混合引入相位噪声对系统性能影响分析
光通信领域中混合引入相位噪声对系统性能影响分析引言光通信是一种使用光作为信息传输媒介的通信技术，已经成为现代通信系统中最主要的传输方式之一。
在光通信系统中，光信号的传输稳定性和可靠性对整个系统的性能至关重要。
然而，光信号在传输过程中会受到多种噪声的干扰，其中相位噪声是一种常见的干扰源。
本文将深入探讨光通信领域中混合引入相位噪声对系统性能的影响。
一、相位噪声的概念相位噪声是指信号相位在时间上的变动，是噪声对光信号的干扰方式之一。
通常，相位噪声可以通过以下方式产生：频率源噪声、线路噪声、光子噪声以及非线性噪声等。
相位噪声的存在会导致光信号的相干性下降，从而影响整个光通信系统的性能。
二、混合引入相位噪声的影响因素混合引入相位噪声是指光信号在传输过程中与其他信号发生叠加，造成相位噪声的干扰。
混合引入相位噪声对系统性能的影响主要取决于以下几个因素：1. 信号强度：光信号的强度将直接影响混合引入相位噪声的干扰程度。
较强的光信号会降低混合引入相位噪声的影响，而较弱的光信号则容易受到相位噪声的干扰。
2. 频率范围：混合引入相位噪声的影响取决于噪声的频率范围。
在特定频率范围内，混合引入相位噪声可能会导致系统性能下降。
3. 噪声功率谱密度：噪声功率谱密度是描述噪声幅度和频率之间关系的参数。
如果噪声功率谱密度较大，则混合引入相位噪声对系统性能的影响可能更为显著。
三、混合引入相位噪声对系统性能的影响混合引入相位噪声对光通信系统性能的影响主要体现在以下几个方面：1. 位错率增加：光通信系统中的数据传输通常受到误码率限制。
混合引入相位噪声会导致数据传输中的位错率增加，从而降低系统的传输性能。
2. 信号质量下降：相位噪声的存在会导致光信号的相干性降低，进而降低信号的质量。
这将导致接收端的信号品质下降，影响通信的可靠性。
3. 传输距离限制：光信号在传输过程中受到混合引入相位噪声的干扰后，信号质量下降，传输距离也会受到限制。
较远距离的传输可能会受到更多的相位噪声干扰，导致信号无法传输到目标位置。
相位噪声对QAM系统的影响及消除方法分析
相位噪声对QAM系统的影响及消除方法分析相位噪声是指在数字通信系统中，由于各种环境干扰和系统本身缺陷导致接收到的信号的相位发生随机偏移的现象。
相位噪声会对QAM （Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）系统的性能产生负面影响。
本文将对相位噪声对QAM系统的影响以及相位噪声的消除方法进行分析。
首先，相位噪声对QAM系统的影响主要表现在两个方面：幅度损失和错误率增加。
相位噪声会导致接收信号的相位发生随机变化，这会造成信号的幅度发生波动。
由于QAM调制是通过改变信号的幅度和相位来传输信息的，相位噪声会导致接收到的信号的幅度受到损失。
对于16QAM等高阶QAM调制方式，幅度损失会更加严重。
另外，相位噪声还会导致接收信号的相位误差，从而增加误码率。
在QAM调制中，接收端需要通过判决器来判断每个符号所代表的信息。
相位噪声会导致接收到的信号的相位偏离正常值，从而导致误判，进而增加误码率。
然后，相位噪声的消除方法可以从传输过程和接收端两个方面进行考虑。
在传输过程中，可以采用以下方法来减小相位噪声对QAM系统的影响：1.降低噪声：在设计通信系统时，可以采用低噪声放大器、滤波器等器件来降低系统中的噪声水平，从而减小相位噪声。
2.加大信号功率：由于相位噪声是以信号功率的形式嵌入到信号中的，增大信号功率可以相对减小相位噪声的影响。
但是需要注意，增大信号功率也会增加功耗和信号传输的成本。
在接收端，可以采取以下方法来消除相位噪声对QAM系统的影响：1.相位恢复算法：可以通过相位恢复算法来估计和补偿接收信号中的相位噪声。
常用的算法包括最小均方误差（MMSE）相位估计算法、最大似然估计（MLE）算法等。
这些算法可以通过对信号进行适当处理来降低相位噪声的影响，从而提高系统的性能。
2.群时延补偿：在传输过程中，由于不同频率的信号传播速度不同，会导致信号的群时延。
群时延会引入相位噪声，影响调制信号的相位准确性。
时钟抖动和相位噪声对采样系统的影响
时钟抖动和相位噪声对采样系统的影响时钟抖动是指时钟信号的频率波动或不稳定性，而相位噪声是指时钟信号中相位的随机波动。
在采样系统中，时钟抖动和相位噪声会对其性能产生一定的影响。
首先，我们来看时钟抖动对采样系统的影响。
时钟抖动可能导致时间间隔的不准确性，从而使得采样时间点存在偏差，进而导致采样结果的失真。
时钟抖动会引入抖动噪声，使得采样信号的频谱产生扩展。
当时钟抖动频谱与被采样信号的频谱重叠时，抖动噪声就会造成重叠失真。
此外，时钟抖动还会导致采样间隔的不稳定性，进而影响采样系统的稳定性和性能。
为了降低时钟抖动的影响，可以采用低抖动时钟源、时钟锁相环等技术手段。
其次，相位噪声也会对采样系统产生影响。
相位噪声会引入相位抖动，使得采样时钟信号的相位发生随机变化。
相位抖动会使得采样时钟与被采样信号的相位不匹配，进而导致采样结果的失真。
与时钟抖动类似，相位噪声也会使得采样信号的频谱产生扩展，从而引入抖动噪声和重叠失真。
为了降低相位噪声的影响，可以采用相位锁定环、数字时钟恢复等技术手段。
总的来说，时钟抖动和相位噪声共同对采样系统产生影响。
它们会引入采样误差，使得采样结果发生畸变、频谱扩展、信噪比下降等问题。
尤其是当时钟抖动和相位噪声达到一定水平时，会导致采样系统无法正常工作。
因此，在设计采样系统时，需要选择合适的时钟源，并采取相应的电路和算法措施，以降低时钟抖动和相位噪声的影响。
总结起来，时钟抖动和相位噪声对采样系统的影响主要体现在频谱扩展、抖动噪声、重叠失真等方面。
为了降低其影响，应选择低抖动时钟源，采用锁相环、相位锁定环等技术手段，并加强对时钟信号的稳定性和准确性的控制。
只有有效地控制时钟抖动和相位噪声，采样系统才能获得更好的性能和更准确的采样结果。
qpsk调制解调原理
qpsk调制解调原理QPSK调制解调原理是一种常用的数字调制技术，其全称是Quadrature Phase Shift Keying（正交相移键控）调制解调技术。
QPSK调制解调技术的基本原理是将数字信号分为两组比特，并将每组比特映射为一个特定的相位值。
在调制过程中，将位于正交载波中的信号相位进行调整，以传输数字信息。
在解调过程中，接收到的信号经过相位检测和解调，将信号恢复为原始的数字数据。
QPSK调制涉及两个正交载波，分别为I路和Q路。
其中，I路携带了信号的实部，Q路则携带了信号的虚部。
每个比特对应于一个特定的相位值，如0°、90°、180°和270°。
为了在信道中尽可能提高信号的传输效率，QPSK调制将两个比特一起映射为一个相位值，并在传输过程中对两个正交载波进行相位调制，形成调制信号。
这样，每个符号可以携带更多的比特信息，提高了信号传输的效率。
在解调过程中，接收到的调制信号首先进行相位检测，目的是确定信号相位的值。
通过对比接收到的信号相位与预设的相位值，可以进行误差判决，从而重新获取原始的比特信息。
一般情况下，解调过程需要使用一个相位锁定环（PLL）来追踪信号相位的变化，并进行相位差调整，以保证准确的解调结果。
QPSK调制解调的优点在于可以在相同的带宽内传输比特数量较多的数据，具有较高的传输效率。
然而，QPSK调制解调也存在一些缺点，比如对信号幅度的变化比较敏感，容易受到噪声和干扰的影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的调制解调技术，并采取相应的措施来抵抗信道中的噪声和干扰，以确保可靠的数据传输。
相位噪声对PSK系统性能的影响
相位噪声对PSK系统性能的影响黄慰【摘要】在介绍相位噪声定义的基础上,分析了相移键控(PSK)接收系统的本振信号源相位噪声对误码率的影响.以QPSK调制方式为例,仿真了相位噪声对系统误码率影响,结果证明了接收系统中本振信号源相位噪声的重要性.以实际工程中使用的本振信号源为例,推导了相位噪声和信号抖动所导致的BPSK和QPSK接收系统信噪比的限制.理论分析与工程实践相结合,可以更好地得出相位噪声对PSK接收系统的影响,对接收系统的工程设计具有一定的指导意义.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2011(051)007【总页数】4页(P174-177)【关键词】相移键控(PSK);接收系统;相位噪声;误码率【作者】黄慰【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN914.21 引言由于相移键控(PSK)调制具有恒包络特性,频带利用率比频移键控(FSK)调制高,并且在相同的信噪比条件下,误码率也比FSK调制低,同时PSK调制和解调方式的实现方法也比较简单。
因此,以BPSK(二相相移键控)和QPSK(四相相移键控)为代表的PSK调制方式以其抗干扰性能强、误码率低、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统中。
但是,随着PSK相位点数的增加,其对相位噪声的敏感程度也相应增加。
本文介绍了相位噪声的定义,阐述了在接收系统中的相位噪声对PSK系统误码率的影响,并以QPSK调制方式为例,进行了接收机本振信号源不同参数变量的相位噪声对系统误码率的仿真分析,推导出本振源相位噪声对QPSK系统误码率的影响,仿真结果证明了接收系统中本振信号源相位噪声的重要性。
同时,以实际工程中使用的本振信号源为例,计算了相位噪声和信号抖动所导致的BPSK和QPSK接收系统信噪比的限制。
2 接收机相位噪声的定义一般来说,所有超外差接收机都会使用一个或者多个本振信号源在解调之前把输入射频信号变换为中频信号,其原理如图1所示。
本振相位噪声对通信系统影响分析
本振相噪对抑制载波通信系统影响分析1 前言抑制载波调制（BPSK 、QPSK 、MSK 等）体制越来越受到重视，与传统的调频体制相比，抑制载波调相系统可更有效地利用发射功率，尤其与伪码扩频技术相结合，更可提高系统的抗干扰能力及隐蔽性，并可实现码分多址。
2 载波恢复环的相位误差在抑制载波调制通信系统地面检测设备中，最关键的电路之一就是载波恢复环路，它必须在规定的最大时间内，以给定的输入噪声密度对载波之比可靠地截获载波，且后续失锁概率必须非常小。
失锁和再捕获所占用的时间将造成数据丢失。
例如对于码率为1Mbps 的系统来说，一秒的中断将造成106个比特的丢失，对总误码率影响很大。
可以接受的失锁概率是系统比特率、要求的误码率和再锁定时间的函数。
对一个要求误码率为10－5的典型系统而言，可接受的失锁概率为1×10－12。
对一般相位检波器来说，在有关的偏移频段上积分的相位误差达π/2时, 环路将失锁。
在失锁概率要求为1×10－12的情况下, 相位误差的长期根均方值σϕ必须不超过0.15rad(8.6︒), σϕ2不超过0.0225rad 2。
影响环路相位误差的因素主要有三个方面:（1）由接收机噪声温度引起的白噪声; （2）发射机及接收机本振的相位噪声, 各个本振的相噪贡献是相加的;（3）环路中VCO 的相位噪声。
设载波恢复环路输入白噪声功率谱密度为N 0; 输入信号功率为C; 输入信号单边带相位噪声为 ↓i （f ）, 其中包括发射机及接收机所有本振的相位噪声的总和。
当接收机本振比发射机本振相位噪声低20dB 以上时, 可不考虑接收机本振相位噪声的影响; 环路中VCO 的单边带相位噪声为 ↓v （f ）; 环路传递函数为H （j2οƒ）, 根据锁相环理论, 环路剩余相位误差的均方值为: σϕ2=-∞∞⎰ ↓i (f)|1-H(j2πf)|df +-∞∞⎰N0|H(j2f)|df C π+-∞∞⎰ ↓v(f)|1-H(j2πf)|df (1)式中 第一项为本振相位噪声造成的环路相位误差, 第二项为接收机白噪声造成的环路相位误差, 第三项为环路内VCO 相位噪声造成的环路相位误差。
相位噪声对QPSK系统性能的影响分析
理想的。 振荡器产生的载波也不是理想的, 表现为
相位不稳定 (即相位噪声)。 数学上表示为
V = co s (Ξ0 t + Η( t) )
(2)
式中Η( t) 为一个随机过程。这种信号源的频谱不再
是期望的在频率Ξ0 处的一根线。相反, 这个信号源
的频谱被展宽, Η( t) 的值可以通过下式计算
基金项目: 哈尔滨工业大学科研创新基金 (H IT. N SR IF. 2009117) 资助项目。 收稿日期: 2009207209; 修订日期: 2009210209 作者简介: 王永建, 男, 讲师, 1977 年 1 月生, E 2m a il: w yill26@gm a il. com。
图 4 仿真原理框图
相位噪声的功率谱和经过调制之后的Q PSK 信号 的功率谱进行卷积, 经过信道、FFT 反变换和Q P2 SK 解调, 最后把解调得到的信息和发送端的原始 信息进行比较, 得到系统的误码率。 本仿真的基本 参 数 为: 数 据 速 率 1. 024 M b it s; 载 波 频 率 0. 7 M H z。
王永建 赵洪林 李明江
(哈尔滨工业大学通信技术研究所, 哈尔滨, 150001)
摘要: 理想情况下, 四相相移键控 (Q uadra tu re p ha se sh ift keying, Q PSK) 中的中频频率变换不会使系统的误码 率产生恶化, 但是, 由于实际的本振中存在相位噪声, 在进行频率变换时, 会使系统的误码率增大。在Q PSK 系统 中, 关于相位噪声对系统性能影响的分析一直是研究的难点。 针对此问题, 本文给出了在Q PSK 调制解调系统 中, 本振相位噪声引起的误码率恶化的理论计算方法, 并对此进行了仿真验证。结果表明仿真得到的结果和理论 方法计算得到的结果一致。 关键词: 相位噪声; 四相相移键控; 误码率 中图分类号: TN 914. 2 文献标识码: A 文章编号: 100522615 (2010) 0120068204
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相位噪声对QPSK解调性能的影响朱良彬【摘要】QPSK modulation technology is widely applied for its many merits such as ideal bit error rate and higher spectrum efficiency.But the phase noise brought by the complicated signal processing can affect the performance of QPSK demodulation.In this paper,the model of QPSK influenced by phase noise is given.Based on the analysis of the phase noise effect on QPSK demodulation,the result is presented that the phase noise can result in the constellation diagram point shift, which worsens the performance of QPSK system.A simulation is done to validate the effect of phase noise on the bit error rate(BER)performance.Finally,the paper finds out that the Low Density Parity Check Codes(LDPC)can reduce the influence of the phase noise on QPSK demodulation,improving the BER performance,and through the simulation shows the applicable condition of the LDPC code to improve the BER performance.%QPSK具有误码性能好、带宽利用率高等优点, 但工程应用中复杂的信号处理带来的相位噪声直接影响了其性能. 建立了相位噪声的QPSK模型, 从理论上分析了相位噪声对QPSK解调性能的影响. 指出相位噪声会导致QPSK调制信号星座图的旋转, 导致系统解调性能的下降, 并对相位噪声干扰下QPSK解调误码率性能进行了仿真和分析. 最后指出选择合适的低密度奇偶校验 ( LDPC) 码可以有效减小相位噪声对QPSK解调性能的影响, 提高误码性能, 并且通过仿真研究了LDPC编码改善误码特性的适用条件.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2015(045)010【总页数】3页(P38-40)【关键词】QPSK;相位噪声;星座图;LDPC【作者】朱良彬【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】TN911.2QPSK调制具有抗干扰能力强、误码率低、频谱利用率高以及易于实现等优点［1，2］，被广泛应用数字微波通信系统、移动通信系统以及各种测控系统数据链当中。
QPSK解调一般采用超外差接收的形式实现，即在QPSK解调之前使用一个或者多个本振将接收到的射频信号变换到中频［3，4］。
但是，由于本振信号的不理想，在信号处理过程中会引入相位噪声。
相位噪声是指在某一频率处，单位Hz内的噪声功率和信号总功率的比值。
它不同于热噪声对系统的影响，相位噪声是一个非加性过程，而且相对于信号带宽是一个典型的窄带干扰［5］。
相位噪声是使通信系统性能恶化一个非常重要的原因。
文献［6，7］研究分析了相位噪声对Coherent-QPSK以及DPSK解调系统的影响，并且给出了相位噪声影响下的理论误码率计算公式。
本文分析了相位噪声对QPSK解调性能的影响，给出了相位噪声影响下QPSK解调误码率性能曲线。
最后提出了一种可以消除相位噪声影响的方法，在系统中加入LDPC编码，并对其进行了仿真和分析。
理想情况下，QPSK调制信号可以表示为：式中，当系统同时存在相位噪声和高斯热噪声时，QPSK调制信号可以表示为：式中，φ（t）为相位噪声；n（t）为带宽受限的高斯白噪声。
文献［6，7］指出，在电子系统中，相位噪声以及热噪声一般是具有零均值正态分布的平稳随机过程。
相位噪声的功率谱密度可以表示为：基于上述模型建立仿真系统，设定QPSK中频信号为140 MHz，符号速率为2 Mbps。
带有相位噪声的调制载波信号如图1所示。
如图2所示，对于π／4的QPSK调制系统，信号在星座图上分别位于4个像限的S1、S2、S3和S4处。
在接收机进行解调符号判决时，第1像限S1处的星座图点判决域为0＜θ≤π／2，其中θ为星座图点顺时针偏离X坐标轴的角度。
同样可以得到其他3个像限星座图点判决域分别为：π／2＜θ≤π、π＜θ≤3π／2和3π／2＜θ＜2π。
在理想情况下，星座图点分布在4个像限的判决域内。
当存在相位噪声时，调制信号星座图会发生旋转，旋转轨迹如图2中虚线所示，旋转角度的大小和相位噪声的大小有关，这里假定系统不受热噪声的影响以及接收机定时同步是理想的。
S1（a，b）受相位噪声的影响，旋转到当星座图点旋转到判决域之外时，解调会出现误码。
以第1像限为例计算，根据式（3）可以计算符号出现错误的概率为：同理，其他3个像限符号出现错误的概率也为2Q［π／（2φ）］。
通过以上分析，在仿真系统中对相位噪声影响下的QPSK解调误码率进行了仿真。
误码率曲线如图3所示。
从图3中可以看出，相位噪声可以导致系统解调出现误码，这是由相位噪声引起信号星座图旋转造成的，相位噪声越大，误码率越高。
在实际应用中，系统同时受到相位噪声和热噪声的影响，信号星座图不仅会出现旋转，还会出现径向的扩散，引起解调性能的进一步恶化。
假设系统信噪比为Eb／N0，相位噪声为φ，文献［8］给出了M-PSK调制系统的误码率计算公式：对于QPSK调制系统：通过上述分析，在仿真系统中对相位噪声和高斯白噪声同时影响下的QPSK解调误码率进行了仿真。
误码率曲线如图4所示。
从图4中可以看出，与没有相位噪声的理论误码率曲线相比，在误码率为10－2时，3°的相位噪声给QPSK系统带来约2 dB的解调损失，当相位噪声增大为5°时，带来的解调损失高达6 dB。
LDPC码是一种具有稀疏校验矩阵的线性分组码，具有逼近香农（Shannon）限的优良性质［8］。
它具有编码效率高、译码性能好［9，10］的特点。
当系统存在相位噪声干扰时，在仿真中加入LDPC编码，通过仿真可以看到误码率性能得到很大改善。
仿真采用LDPC（2048，1024）编码，相位噪声大小设定为5°。
没有编码和添加LDPC编码的误码率曲线如图5所示。
如图5所示，随着Eb／N0的增大，没有编码的误码率曲线出现错误基底，这是因为随着信噪比的升高，热噪声的影响越来越小，而相位噪声的影响一直不变。
添加LDPC编码以后，没有出现错误基底，编码增益10－3提高10 dB左右，大大提高了系统的误码性能。
没有编码和添加LDPC编码的误码率曲线Eb／N0为3 dB左右交叉，当Eb／N0低于3 dB时，LDPC编码不但不能将误码纠回，而且还会导致系统性能恶化。
当Eb／N0高于3 dB时，LDPC编码才有增益。
本文给出了相位噪声的模型，分析了相位噪声对QPSK解调性能的影响。
相位噪声可以引起信号星座图的旋转，导致系统误码率的升高，而且随着信噪比的升高，误码率曲线会出现错误基底。
最后指出LDPC编码可以有效减少相位噪声带来的影响，消除解调误码率曲线错误基底，大大降低系统误码率，提高系统性能。
通过仿真分析了LDPC编码改善系统误码性能的使用条件。
本文研究对工程实践具有一定的指导意义。
朱良彬男，（1986—），工程师。
主要研究方向：无人机测控。
【相关文献】［1］杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电原理与应用［M］.北京：电子工业出版社，2001. ［2］朱云鹏.一种QPSK载波恢复环防错锁优化方法［J］.无线电通信技术，2012，38（1）：63－65.［3］和新阳，雷颖蓓.本振相位噪声及其对接收机性能的影响［J］.空间电子技术，2003，37（1）：21－24.［4］徐坤智，敬守钊，戴治洪.射频信道的相位噪声分析［J］.电子质量，2012，38（9）35－38. ［5］TAGGART D，KUMAR R.Impact of Phase Noise on the Performance of the QPSK Modulation［J］.Aerospace，IEEE Conference，2011（3）：1－10.［6］HAMAGUCHI K，SHOJI Y，OGAWA H.BER Performance of Coherent－QPSK Transmission Affect by Phase Noise form Freguency Converters［J］.IEEE Transaction on Communi-cation，2001，10（1）：23－31.［7］CORVAJA R，PUPOLIN S.Effects of Phase Noise Spectral Shape on the Performance of DPSK Systems for Wireless Applications［J］.European Transactions on Telecommuni-cations，2002，13（3）：203－210.［8］GALLAGER R G.Low-density Parity-check Codes［J］. IRE Transaction on Information Theory，1962，8（1）：21－28.［9］石玉景，李素珍.一种新的LDPC译码终止条件技术分析［J］.无线电通信技术，2011，37（1）：24－26.［10］陈远友.一种用于短猝发通信的LDPC短码设计［J］.无线电通信技术，2014，40（1）：32－33.。