PDF《讯技术》

文章编号:1001 - 893X( 2011)

07 -

0174 -

04 相位噪声对 PSK 系统性能的影响 黄慰 ( 中国西南电子技术研究所,成都610036) 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.关键词:相移键控(PSK) ;

接收系统;

相位噪声;

误码率中图分类号:TN914.2 文献标识码:Adoi: 10.3969 / j. issn.1001 - 893x.2011.07.036 Effects of Phase Noise on the Performance of a PSK System HUANG Wei ( Southwest China Institute of Electronic Technology, Chengdu 610036,China) Abstract: According to the concept of phase noise,this paper analyses the effect of LO( Local Oscillator)signal source phase noise on bit error rate ( BER)performance of a phase shift keying ( PSK)communication system. A quadrature phase shift keying( QPSK)system example is used to predict the effect of phase noise on BER. Simu lation results prove that the phase noise of LO is important in a receiver system. Taking the LO signal source used in engineering as example, the Signal - to - Noise Ratio( SNR)limitation of BPSK or QPSK receiver system due to phase noise and jitter is derived. The research has significance in engineering - oriented application of receiver system. Key words: phase shift keying ( PSK) ;

receiver system;

phase noise;

bit error rate

1 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.・471・www. teleonline. cn 电讯技术2011 年收稿日期:2011 -

04 - 29;

修回日期:2011 -

06 -

21 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.图1频率变换时本振相位噪声的影响Fig.1 The effect of LO phase noise in frequency transform 在理想接收机中,本振信号源是一个纯净信号,在频域,其为一根谱线;

在时域,其正弦波的周期为一个恒定值.它 们在混频器中进行频率变换时,不会使输出信号产生畸变,所有的信息都能被恢复出来.但 在实际中,本振信号源不可能绝对纯净,总会受到各种噪声的调制而产生调制边带,本振信号源会使输出的信号产生畸变,从而降低系统的解调性能.本 振信号源对信号的恶化,主要表现为随机相位抖动,也就是通常说的相位噪声[1] .这样,任何一个输入信号经过本振信号源下变频后的输出信号都会带有随机相位噪声.接收系统的相位噪声实际上专指本振信号源的相位噪声,而本振的相位噪声是衡量其短期稳定度的一个技术指标.相 位噪声早期也称为相位抖动,在时域多用阿伦方差表示,在频域多用相位噪声表示,用偏离载波某个频偏处的单位带宽(1Hz) 内的相位噪声功率谱密度来表示,单位为dBc / Hz[ 2] . 本振信号源输出的伴有随机相位干扰的载波信号可以表示为c(t)= Acos[