Влияние погрешностей синхронизации на помехоустойчивость когерентного приема сигналов М-ФМ

Сигналы с многопозиционной фазовой манипуляцией (М-ФМ) благодаря своим энергетическим и спектральным характеристикам давно и успешно применяются для высокоскоростной передачи информации во многих приложениях – ряде принятых протоколов беспроводных сетей IEEE 802.11, системах цифрового спутникового телевидения DVB-S, DVB-S2/S2X, сотовых сетях CDMA и др. Важнейшей характеристикой таких систем является их помехоустойчивость, которая зависит не только от условий распространения радиоволн в канале связи, но и от качества работы составных узлов самих систем передачи информации. В работе проводится исследование влияния неточности оценивания частоты и фазы несущей и неточности работы системы тактовой синхронизации на помехоустойчивость когерентного приема сигналов М-ФМ. Методами статистической радиотехники получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум при различных ошибках вспомогательных систем приемника. При этом величины погрешностей полагались либо постоянными (статическая погрешность), либо динамически меняющимися (динамическая погрешность). Моделирование динамических погрешностей осуществлялось методом Монте-Карло, а сами динамические погрешности полагались гауссовскими случайными величинами. Показано, что неточность оценивания этих параметров сильно влияет на помехоустойчивость когерентного приема сигнала М-ФМ, и с увеличением позиционности сигналов это влияние усиливается. Даны оценки максимально допустимых погрешностей анализируемых систем. При приеме сигналов М-ФМ допустимым значением смещения частоты опорных колебаний можно считать величину ∆ωTs порядка 0.05, допустимая неточность оценки фазы несущей зависит от позиционности сигнала и изменяется от π/36 – π/72 для 2-ФМ до π/180 для 32-ФМ, допустимым временным смещением тактовых моментов можно считать величину 3–5% от длительности тактового интервала.

многопозиционная фазовая манипуляция, частота, фаза, тактовый момент, отношение сигнал/шум, статическая погрешность, динамическая погрешность, вероятность битовой ошибки

1. Прокис Дж. Цифровая связь: пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 2000. 800 с.

2. Куликов Г.В., Нгуен Ван Зунг, Нестеров А.В., Лелюх А.А. Помехоустойчивость приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией в присутствии гармонической помехи // Наукоемкие технологии. 2018. № 11. С. 32–38. https://doi.org/10.18127/j19998465-201811-06

3. Куликов Г.В., Нгуен Ван Зунг. Анализ помехоустойчивости приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией при воздействии сканирующей помехи // Российский технологический журнал. 2018. Т. 6. № 6. С. 5–12. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2018-6-6-5-12

4. Артеменко А.А., Мальцев А.А., Рубцов А.Е. Влияние неточности оценивания фазы несущей на вероятность битовых ошибок в M-KAM системах передачи данных // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2007. № 2. С. 81–87.

5. Мирошникова Н.Е. Влияние ошибок синхронизации на прием цифровых сигналов // T-Comm: Телекоммуникации и Транспорт. 2013. № 9. С. 112–114.

6. Бумагин А.В., Калашников К.С., Прудников А.А., Стешенко В.Б. Синтез алгоритмов частотной и временной синхронизации для приема OFDM-сигналов в стандарте DVB-T // Цифровая обработка сигналов. 2009. № 1. С. 42–47.

7. Таран А.Н. О методах синхронизации в одночастотных сетях // T-Comm: Телекоммуникации и Транспорт. 2013. № 8. С. 150–152.

8. Гоголева С.А., Демидов А.Я., Каратаева H.A., Майков Д.Ю., Ворошилин Е.П. Оценка влияния частотной расстройки на вероятность битовой ошибки в OFDMA системах связи // Доклады ТУСУР. 2011. № 2. C. 45–48.

9. Adaickalavan Meiyappan, Pooi-Yuen Kam, Hoon Kim. On Decision Aided Carrier Phase and Frequency Offset Estimation in Coherent Optical Receivers // J. Lightwave Technology. 2013. V. 31. № 13. P. 2055–2069. https://www.osapublishing.org/jlt/abstract.cfm?URI=jlt-31-13-2055

10. Парамонов А.А., Бородин А.О. Метод оценки влияния рассинхронизации в приемниках сигналов МНФ на их помехоустойчивость // 3-ая Междунар. конф. «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA–2000). Москва, 29 ноября – 1 декабря 2000 г. URL: http://www.autex.spb.ru/

11. Hanzo L., Ng S.X. , Keller T., Webb W.T. Quadrature Amplitude Modulation: Basics to Adaptive Trellis-Coded, Turbo-Equalised and Space-Time Coded OFDM, CDMA and MC-CDMA Systems. New York, USA: Wiley-IEEE Press Publ., 2004. 1136 p.