PDF《讯技术》

2 π f0 t +φ (t) ] ( 1) 式中,A 为信号幅度,f0为载波频率,φ(t) 为随机的相位干扰,即相位噪声.在 电子系统中,热噪声及相关噪声一般是具有零均值正态分布的平稳随机过程,在频域中可用功率谱密度表示.一 般相位噪声φ(t) 的功率谱密度函数可以表示为ρ()=

1 2 πσe22σ2(2)

3 相位噪声对PSK 系统误码率的影响通信系统中本振信号源的相位噪声是一项非常重要的性能指标,它对通信设备和系统的性能会产生很大的影响.对 于PSK 系统,相位噪声的干扰常会引起星座点的旋转、扩散和模糊.本 振信号源的相位噪声在解调过程中会和有用信号一起出现在解调终端,引起基带信号的信噪比下降,系统误码率增加;

同时,由于接收机本振信号源存在相位噪声,当接收机遇到强干扰信号时,还会产生 倒易混频 现象,使得输出端噪声加大,系统信噪比降低[3] . 在通信系统中,误比特率(Bit Error Rate,BER) 或误码率是指接收系统错误解调出信号的概率,即信息S1 被发射,接收系统误认为是S2.通过概率统计原理,这个事件的发生概率为Pe = ∫ x - x ρ ( )Pe( ) d ( 3) 因此,本振相位噪声对通信系统误码率的计算方法为Pe = ∫ π -π ρ ( )Pe e (k)= { } d ( 4) 式中,Pe{e | (k)= } 表示当相位噪声等于时系统的误比特率,其实质上是一个条件概率;

ρ()为相位噪声的概率密度函数,其定义见公式(2) . 由于调制方式不同,在不同相位噪声影响下,其系统的误比特率也不同,在文献[4-6] 中介绍了不同调制样式下系统误码率的表达式.现 以PSK 系统中最常见的两种调制方式为例,将其各自系统的误码率表达式列出来,其在相位噪声为的情况下的系统误码率表达式见表1. 表1在相位噪声为时不同调制方式的系统误码率表达式Table

1 The expression of BER in different modulation systems with phase noise 序 号调 制方式系 统误码率表达式Pe e (k)= { }

1 BPSK

1 2 erfc( SNR * cos )2QPSK

1 2 erfc( SNR)-

1 8 erfc2 ( SNR) 表1中,SNR 为输入信号的信噪比值;

erfc( Com plementary Error Function) 为补余误差函数,该函数为通信系统中一个常用函数,其定义为erfc( β )=

2 π∫∞βe- x

2 dx ( 5) 以QPSK 调制方式为例,参照公式(2) 、 ( 4) 以及表1的内容,假设接收机本振的相位噪声是非相关的,且具有正态分布,利用Matlab 工具,进行了不同变量参数条件下的相位噪声对QPSK 接收系统误码率影响的仿真,其结果如图2所示.・571・第7期黄慰:相位噪声对PSK 系统性能的影响总第272 期图2不同变量参数的相位噪声对QPSK 系统误码率的影响Fig.2 The BER performance of QPSK modulation with different phase noise variance 从图2的仿真结果中可以看出,在相同信噪比条件下,随着相位噪声方差(σ)值的增大,系统误码率(BER) 也随之升高,即相位噪声越大,系统的误码率越大;

同时,当误码率一定时,随着相位噪声的增大,对系统信噪比也提出了更高的要求.经 过定量分析可以得出,在 QPSK 系统中,当 误码率为1*10-

4 时 ,本 振的相位方差σ分别为0.

005、 0.008和0.012时 ,系 统的信噪比也只有相应增加0.6 dB、 1.3 dB和2.1 dB才能满足误码率的要求.4相位噪声对实际PSK 系统影响的分析在实际工程中,对接收系统相位噪声的描述,往往不会使用本振信号源的相位方差值(σ)来表示,该值一般是在理论分析时采用.在 实际中,相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的噪声功率谱密度,其单位为dBc / Hz, dBc 是以dB 为单位的该频率处功率与总功率的比值.中 心频率的功率并不重要,因为抖动只反映了相位噪声(即调制)与 纯 中心频率处的相对功率值.现以一个实际工程的C频段本振信号源的相位噪声为例进行分析,该信号源的相位噪声值的定义如表2所示.表2本振信号源的相位噪声值Table