相位噪声对APSK系统的影响及优化算法研究
发布时间：2021-11-21 08:12
随着通信技术不断发展,高阶调制成为解决频谱资源紧张和高速率需求之间矛盾的重要技术。在幅度和相位上联合调制的APSK（Amplitude Phase Shift Keying,APSK）系统具备许多优势,比如较高的调制效率、对频谱的充分利用。APSK星座同心环结构随着星座点的增加,分布逼近正态分布,从而获得更大的信道容量。在卫星信道中,信号传输衰减较大,发射端需要足够的发射功率,在发射端射频器件产生的噪声容易对APSK系统造成较大影响,比如相位噪声。相位噪声是一种乘性噪声,载波的波动误差是产生相位噪声的主要原因。相位噪声造成信号的相位旋转,影响通信系统的性能。此外,相位噪声还会造成频谱泄露,对带外相邻信道产生干扰,从而影响系统总体容量。在APSK系统中研究相位噪声的影响及其优化算法,具有十分重要的意义。为了提升APSK系统性能,可以对发送信号进行星座优化。星座优化就是对星座图中的半径和相位差以及各圆星座点数根据系统性能指标作为考量进行设计,一般遵循最小欧式距离最大化和互信息最大化的原则。在功率受限的条件下使星座点分布更稀疏,可以通过增大星座点间的最小距离,或减小每个星座点与之相邻的星座点...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相位噪声产生电路
第二章相位噪声对APSK系统的影响9图2-2乘法器电路相位噪声的影响主要体现在：（1）载波同步与跟踪在通信系统中，相位噪声的大小对系统性能影响很大，特别是在现代通信体系中复杂场景、密集信道、多状态多变换的频道各种使用情况下，在发送端本振产生的信号相噪性能较差会影响接收端载频同步跟踪。（2）接收机的信号频率处理随着电子技术不断发展，放大器的动态范围和放大增益不断提高，电子器件的噪声系数不断降低。在现代系统的接收机中，具有高选择、大动态的原件受相位噪声影响，在接收机信道内外性能以及领导频带选择性带来一定的损耗。高灵敏度的接收机对相噪性能越敏感。中频信号在混频后容易被其他信道噪声所干扰，在相噪性能较好的系统中，只需通过窄带滤波器对中频信号进行滤波就能消除干扰信号。在接收功率较小的信号时，信道噪声依然会对有效信号产生严重干扰，因此相噪性能制约系统的高动态和选择性。2.2相位噪声来源相位噪声的单边功率谱定义为噪声在频谱上每赫兹(Hz)的功率与产生信号总功率的比值，在时域上表征了对信号发送沿的提前与滞后，频域上显示信号频率的稳定性及时序的变化。在振荡器产生信号时，理想情况下本振信号的频谱是一个冲激，即信号的功率集中在一个频点上，由于振荡器的各种物理响应如热效应，信号的功率向周围频带扩散，出现邻道信号，相位噪声产生。通常相位噪声是随机的，无法用确定形式表示，一般研究相噪的功率谱密度。
第二章相位噪声对APSK系统的影响10图2-3相位噪声单边功率谱相引起相位噪声的部件有：1.振荡器。产生本振信号时，频率并非稳定不变的，振幅上下变动、相位随机产生、频率也不断波动，产生相位噪声。2.放大器。信号经过数字处理后经过放大器时，相位噪声被进一步放大。3.变频器。实际的变频器都是非理想的，对上变频与下变频都会带来误差，产生相位噪声。4.调制器。在系统中，对信号的频率进行处理的部分都会带来一定的误差和损耗，从而产生相位噪声考虑整个系统的相位噪声时，热效应是最大的产生原因。除此以外，场效应以及衬底噪声也会引起一定的相位抖动。电源噪声和闪烁噪声虽然也是相位噪声的因素，但一般对其产生作用较校2.3相位噪声的表示2.3.1时域表示文献[37]指出，不考虑其他噪声因素，振荡器产生的理想本振信号可以用正弦形式表示，记为ts)(00()cos(())cnststt（2-1）其中，0是本振频率，0是初始相位，0s表示幅度，)(tn是产生信号的相位噪声，是一个随机过程。ts)(信号周期为T，在时域上，ts)(的零点间隔应该是固定的，为T/2。相位噪声作用在ts)(上时，信号的发送沿产生前后抖动，零点间隔发生随机改变，一般称为相位抖动。如图2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Interference-Driven Designs of Nonlinear-Phase FIR Filter with Application in FBMC System[J]. Jiangang Wen,Jingyu Hua,Sunan Li,Kai Zhou,Dongming Wang. 中国通信. 2016(12)
[2]A Survey: Several Technologies of Non-Orthogonal Transmission for 5G[J]. TAO Yunzheng,LIU Long,LIU Shang,ZHANG Zhi. 中国通信. 2015(10)
[3]下一代小卫星星座通信系统发展综述[J]. 杜锋,李广侠,朱宏鹏,云飞龙. 卫星应用. 2015(05)
[4]卫星LTE:IMT-Advanced系统卫星部分的中国提案（英文）[J]. 刘思杨,秦飞,高镇,张源,何异舟. 中国通信. 2013(10)
[5]基于CAZAC序列的OFDM时频同步算法[J]. 朱彦,张会生,骆艳卜. 计算机仿真. 2009(11)
本文编号：3509116
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相位噪声产生电路
第二章相位噪声对APSK系统的影响9图2-2乘法器电路相位噪声的影响主要体现在：（1）载波同步与跟踪在通信系统中，相位噪声的大小对系统性能影响很大，特别是在现代通信体系中复杂场景、密集信道、多状态多变换的频道各种使用情况下，在发送端本振产生的信号相噪性能较差会影响接收端载频同步跟踪。（2）接收机的信号频率处理随着电子技术不断发展，放大器的动态范围和放大增益不断提高，电子器件的噪声系数不断降低。在现代系统的接收机中，具有高选择、大动态的原件受相位噪声影响，在接收机信道内外性能以及领导频带选择性带来一定的损耗。高灵敏度的接收机对相噪性能越敏感。中频信号在混频后容易被其他信道噪声所干扰，在相噪性能较好的系统中，只需通过窄带滤波器对中频信号进行滤波就能消除干扰信号。在接收功率较小的信号时，信道噪声依然会对有效信号产生严重干扰，因此相噪性能制约系统的高动态和选择性。2.2相位噪声来源相位噪声的单边功率谱定义为噪声在频谱上每赫兹(Hz)的功率与产生信号总功率的比值，在时域上表征了对信号发送沿的提前与滞后，频域上显示信号频率的稳定性及时序的变化。在振荡器产生信号时，理想情况下本振信号的频谱是一个冲激，即信号的功率集中在一个频点上，由于振荡器的各种物理响应如热效应，信号的功率向周围频带扩散，出现邻道信号，相位噪声产生。通常相位噪声是随机的，无法用确定形式表示，一般研究相噪的功率谱密度。
第二章相位噪声对APSK系统的影响10图2-3相位噪声单边功率谱相引起相位噪声的部件有：1.振荡器。产生本振信号时，频率并非稳定不变的，振幅上下变动、相位随机产生、频率也不断波动，产生相位噪声。2.放大器。信号经过数字处理后经过放大器时，相位噪声被进一步放大。3.变频器。实际的变频器都是非理想的，对上变频与下变频都会带来误差，产生相位噪声。4.调制器。在系统中，对信号的频率进行处理的部分都会带来一定的误差和损耗，从而产生相位噪声考虑整个系统的相位噪声时，热效应是最大的产生原因。除此以外，场效应以及衬底噪声也会引起一定的相位抖动。电源噪声和闪烁噪声虽然也是相位噪声的因素，但一般对其产生作用较校2.3相位噪声的表示2.3.1时域表示文献[37]指出，不考虑其他噪声因素，振荡器产生的理想本振信号可以用正弦形式表示，记为ts)(00()cos(())cnststt（2-1）其中，0是本振频率，0是初始相位，0s表示幅度，)(tn是产生信号的相位噪声，是一个随机过程。ts)(信号周期为T，在时域上，ts)(的零点间隔应该是固定的，为T/2。相位噪声作用在ts)(上时，信号的发送沿产生前后抖动，零点间隔发生随机改变，一般称为相位抖动。如图2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Interference-Driven Designs of Nonlinear-Phase FIR Filter with Application in FBMC System[J]. Jiangang Wen,Jingyu Hua,Sunan Li,Kai Zhou,Dongming Wang. 中国通信. 2016(12)
[2]A Survey: Several Technologies of Non-Orthogonal Transmission for 5G[J]. TAO Yunzheng,LIU Long,LIU Shang,ZHANG Zhi. 中国通信. 2015(10)
[3]下一代小卫星星座通信系统发展综述[J]. 杜锋,李广侠,朱宏鹏,云飞龙. 卫星应用. 2015(05)
[4]卫星LTE:IMT-Advanced系统卫星部分的中国提案（英文）[J]. 刘思杨,秦飞,高镇,张源,何异舟. 中国通信. 2013(10)
[5]基于CAZAC序列的OFDM时频同步算法[J]. 朱彦,张会生,骆艳卜. 计算机仿真. 2009(11)
本文编号：3509116
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