关于解决解调器相位模糊度的研究

示成式 (5) :
6 v (t) =
g (t -
k
kT
s)
ej (Ik-
D)
2Π
M
(5)
可以看出, 由于存在参考载波的相位含
图 1 几种调制解调器的信号矢量图
图1中 (a)、(b)、(c) 为移相键控信号矢量图, (d)、(e)、(f) 为全响应正交移幅键控的复包 络矢量端点图。
糊度, 原发送码 I k 在解调后变成了 I ’k = I k - D , 这样就难以恢复出原始信息。为了解 决这种相位模糊问题, 差分编译码便被提了 出来。
与纠错编译码技术相结合的 TCM 和 M L 2 CM 方式; 在光纤 VOD、移动通信和无线及 有线接入网之中, 也普遍采用以上这些调制 解调方式。然而相位模糊问题一直是实现解 调中的关键问题之一, 该问题也直接影响到
Υk =
I
2Π
kM
+
Υ0
(1)
其中 I k 为M 进制码元, 它和M 个可能的载
由于我们处理的数字信号通常都是针对
二进制码元, 所以根据布尔代数的运算法则 来进行误码扩散的分析。首先设二进制码 A 的差错率为 P1 , 二进制码 B 的差错率为 P 2 ; 而且 A 、B 彼此等概独立, 其差错率也是 相互独立的, 由此我们可以计算出布尔代数 基本运算下的差错率关系, 由式 ( 10) 到式 (13) 所示:
从调相信号的复包络 u ( t) 来分析, 假如 信道传输是理想的, 正交相干解调的参考载 波相位为 Υ0 , 而且接收端恢复出的参考载波
2. 差分译码
差分译码是差分编码的反处理过程。假
设差分译码之前的码流为 rk , 差分译码之后 的码流为 r’k , 则 r’k 为 rk 与 rk- 1 进行模为M 的加法运算。其实, 如果我们在式 (6) 的两边
SK 和 Q PSK 两种方式进行中频的调制解 多相移相键控, 还是多电平正交移幅键控, 本
调; 在 数 字 微 波 传 输 和 光 纤 传 输 中, 对 于 质上都是移相键控。而且移相键控是利用载
PDH 系统, 普遍采用 M PSK、M QAM 两大 波相位来传递数字信息的一种调制方式, 其
类调制解调方式, 而 SDH 则采用M QAM 和 相位表达式为
非运算的结果基本上没有误码扩散, 然而异
或运算就存在误码扩散, 而且大约是两倍的
关系。所以对于二进制差分译码的误码扩散
倍数为2, 对于四进制差分译码 (自然码) 的误
码扩散倍数为2. 5, 对于四进制差分译码 (格
雷码) 的误码扩散倍数为2, 对于八进制差分
译码 (自然码) 的误码扩散倍数为5。
五、结 论
通过作者的论述和分析可见, 为了解决 调制解调器的电路实现中的相位模糊度问 题, 本文不但给出了电路设计的主导思想, 而 且还将采用差分编译码电路之后的误码扩散 分析方法, 十分明朗地呈现给了总体和实际 电路设计者。在当前数字微波终端电路以及 光纤传输和相关的数字传输中, 有利于国产 调制解调器的开发与设计。
将产生相位模糊的原因。
随着通信市场的不断开拓, 解决频谱利 用率的关键 —调制解调技术, 越来越成为模 拟 传 输 领 域 的 重 要 手 段。在 卫 星 通 信 中,
1. 多相移相键控和多电平正 交移幅键控的信号矢量图
V SBiblioteka Baidu T 系统中的 SCPC 卫星终端就采用B P2 根据参考文献1, 我们可以看出无论是
uQ ( t) = a ( t) ejΥ(t) × sin [ Υ( t) + Υ0 ] = a ( t) {co s[ Υ( t) ] + j sin [ Υ( t) ]}
三、差分编译码
× sin [ Υ( t) + Υ0 ]
L PF
=
1 2
a
(
t)
( sinΥ0 +
j co sΥ0)
(3)
波相位建立一一对应的关系。图1所示为相应
的几种调制解调器的信号矢量图。
通信业务的发展, 如 DDN 和彩色数字电视 压缩编码设备等。下面首先说明在M PSK 和 M QAM 的解调器中相位模糊度产生的原 因, 然后提出解决的方法以及加入差分编译 码后是如何进行误码分析的。
2. 相位模糊问题的引出
(9)
由式 (9) 可见, 经过差分译码恢复了原
来的数据信号。
四、差分编译码 电路的误码扩散
差错率为:
Pc = P1
(12)
(4) “异或”运算, 假设 C = A ＄B , 则 C
码的差错率为:
P c = (P 1 + P 2) - 2P 1P 2 (13) 由以上可见, 当差错率很小的时候, 与或
除了M 重相位模糊度以外, 没有其它剩余相
差, 用式 (4) 表示:
Υ= D M2Π+ Υ0
(4)
其中 D 是一个随机变量, 可以取0, 1, 2, …,
M - 1 中的某一个值。它只和每次开机时载
波恢复锁相环的起始状态有关, 而不随码元
序列 I k 变化。D 的随机性实际上代表相位含 糊度。解调后的等效基带信号用复包络法表
编码对应起来, 设 rk = c’k - D , 并将此代入
式 (7) 得:
M
r’k = (C ’k - D ) (C k- 1 - D )
M
= C ’k C ’k- 1
(8)
将式 (6) 代入式 (8) 得式 (9) :
M
r’k = C ’k C k- 1
M
M
= (C k C k- 1 C k- 1 = C k
00507
关于解决解调器相位模糊度的研究
阮永生①
【摘要】 作者根据多相移相键控和正交移幅键控的调制解调器原理,
说明其解调器存在的相位模糊度问题, 然后提出解决的方法, 即采用差分编
译码技术, 并且说明其误码分析的方法。
关键词: 调制解调 相位模糊和差分编码
一、引 言
主, 从它们的信号矢量图和相应解调器的实 现出发, 说明在信号恢复过程中移相键控必
参考文献
1 姚彦, 梅顺良, 高葆新等编著. 数字微波中继通信 工程. 人民邮电出版社, 1988. 7
2 邮电部电信总局主编. 数字微波调制解调机维护 手册. 人民邮电出版社, 1993. 10
3 姚彦. 多电平正交调幅的集映射与差分编码. 电信 科学, 1987. №7～ 8
— 16 —
《微波与卫星通信》1998年第1期
对于多相移相键控的信号都是对一定相 位的余弦载波, 进行组合调制形成调制以后 的信号。那么根据相干解调原理, 得到等效基 带信号 u ( t) 的表达式为
二、相位模糊问题的产生
u I ( t) = a ( t) ejΥ(t) × co s[ Υ( t) + Υ0 ]
结合实际数字通信传输中, 普遍采用的 调制解调方式, 对于多相移相键控主要以 B PSK, Q PSK, 8PSK 为主, 而多电平正交移 幅键控则以16QAM , 64QAM 和128QAM 为
( 1) “与”运算, 假设 C = A &B , 则 C 码 的差错率为:
Pc =
1 2
(P 1 +
P 2) -
1 2
P
1P
2
(10)
(2)“或”运算, 假设 C = A # B , 则 C 码的
差错率为:
Pc =
1 2
(P 1 +
P 2) -
1 2
P 1P 2
(11)
(3) “非”运算, 假设 C = A{ , 则 C 码的
L PF: 低通滤波器
其中 Υ0 为相干解调的初始相位, a ( t) 为
所需要的原始信号。这样以来, 通过解调器出
来的信号就存在一个初始相位问题。从前面
的调制原理可知,M PSK 存在 M 个相位关
系, 那么多相移相键控也就存在相应的相位
关系, 而解调恢复的信号的初始相位, 必然与
1. 差分编码
同时进行模为M 与 C k- 1 的加法运算, 那么等 式的右边就是还原以后的最初信息码。二者
之间的关系可以用式 (7) 表示:
M
r’k = rk rk1
(7)
《微波与卫星通信》1998年第1期
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M
其中 表示模为M 的加法, rk- 1 为 rk 的下 一个相邻码。这样就组成了差分译码。与差分
= a ( t) {co s[ Υ( t) ] + j sin [ Υ( t) ]}
× co s[ Υ( t) + Υ0 ]
L PF
=
1 2
a ( t) {co sΥ0 +
j sinΥ0}
(2)
① 阮永生 邮电部第四研究所 高级工程师
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《微波与卫星通信》1998年第1期
L PF: 低通滤波器
假设差分编码之前的码流为 Ck , 差分编
码之后的码流为 C ’k , 那么二者之间存在式
(6) 所示的关系:
M
C ’k = C k C k- 1
(6)
M
其中 表示模为M 的减法, C k- 1 为 C k 的下
一个相邻码。按这种关系进行的编码, 就组成
了差分编码。
这些相位一一对应, 这样就存在了M 个相位 的选择问题, 即相位模糊问题。对于M QAM 多电平正交移幅键控, 由于可以看成是多个 Q PSK 的线性叠加, 所以主要也存在四重相 位模糊问题。这种解调会出现的初始相位, 从 相应的信号矢量图同样也可以清楚的看到, 如图1所示。