Влияние амплитудного и фазового разбаланса квадратур на помехоустойчивость когерентного приема сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией

Квадратурная амплитудная модуляция (КАМ) применяется для высокоскоростной передачи информации во многих радиосистемах и, в частности, в системах цифрового спутникового телевидения DVB-S, DVB-S2/S2X. В приемнике, входящем в состав приемопередающей аппаратуры  таких систем, присутствует блок формирования квадратурных колебаний, выступающих в роли опорных при демодуляции сигналов. За счет аппаратурных нестабильностей возможно возникновение амплитудных и фазовых погрешностей, которые приводят к разбалансу квадратур. Эти неточности вызывают дополнительные ошибки при демодуляции принимаемого сигнала, которые могут значительно ухудшить помехоустойчивость приема. В работе исследуется влияние амплитудных и фазовых погрешностей формирования квадратурных колебаний (разбаланса квадратур) на помехоустойчивость когерентного приема сигналов КАМ. Методами статистической радиотехники  получены  параметры  распределений процессов в приемнике и проведена оценка вероятности битовой ошибки. Получены зависимости вероятности битовой ошибки от коэффициента амплитудного разбаланса, фазовой погрешности формирования квадратур и отношения сигнал/шум. Показано, что амплитудный разбаланс квадратур ведет к существенному снижению помехоустойчивости приема сигналов КАМ при М≥ 16. Допустимым отклонением амплитуды в этом случае можно считать величину 5%. При М= 4 амплитудный разбаланс в широком диапазоне значений практически не сказывается на помехоустойчивости. Фазовый разбаланс квадратур сильно влияет на помехоустойчивость когерентного приема сигналов КАМ. Допустимая фазовая погрешность составляет не более 0.05 рад (3 градуса). С увеличением позиционности сигналов это влияние также усиливается.

1. Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 1: S2 Extensions (DVB-S2X). Digital Video Broadcasting (DVB): DVB Document A171-1, March 2015. 115 p. [Электронный ресурс] URL: https://dvb.org/wp-content/uploads/2019/12/a171-1_s2_guide.pdf

2. Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 2: S2 Extensions (DVB-S2X). Digital Video Broadcasting (DVB): DVB Document A171-2, March 2015. 183 p.

3. Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications Part II: S2-Extensions (DVBS2X). (Optional). March 2014. [Электронный ресурс] URL: https://www.dvb.org/resources/public/standards/a83-2_dvbs2x_den302307-2.pdf

4. DVB. [Электронный ресурс] URL: https://www.dvb.org/standards/dvb-s2x

5. Koen Willems. DVB-S2X demystified. [Электронный ресурс]. URL:http://www.newtec.eu/frontend/files/userfiles/files/DIALOG/Whitepaper%20DVB_S2X.pdf

6. Артеменко А.А., Мальцев А.А., Рубцов А.Е. Влияние неточности оценивания фазы несущей на вероятность битовых ошибок в М-КАМ системах передачи данных. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2007;2:81–87.

7. Пастухов А.С., Иванов Ю.А., Малышев С.И. Оценка вероятности битовых ошибок в системах связи 4G. Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2009;5(4):28–34.

8. Мирошникова Н.Е. Влияние ошибок синхронизации на прием цифровых сигналов. T-Comm – Телекоммуникации и Транспорт. 2013;9:112–114.

9. Куликов Г.В., Ван Зунг Н. Влияние погрешностей синхронизации на помехоустойчивость когерентного приема сигналов М-ФМ. Российский технологический журнал. 2019;7(5):47–61. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-5-47-61

10. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ., под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 2000. 800 с. ISBN 5-256-01434-X

11. Куликов Г.В., Нестеров А.В., Лелюх А.А. Помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией в присутствии гармонической помехи. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018;11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.11.9