Влияние погрешностей фазовой и тактовой синхронизации на помехоустойчивость когерентного приема сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией

Сигналы с квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ) применяются для высокоскоростной передачи информации во многих радиосистемах, в частности, в системах цифрового телевидения и в перспективе – в системах информационного обмена для аэромобильных абонентов. В любом когерентном приемнике, входящем в состав приемо-передающей аппаратуры, присутствует блок синхронизации, который строится на основе систем ФАПЧ. Однако любая система ФАПЧ имеет погрешности, которые приводят к неточностям формирования опорных колебаний и тактовых сигналов. Эти погрешности, в свою очередь, вызывают ошибки при демодуляции принимаемого сигнала, которые могут приводить к возрастанию вероятности ошибки. В работе исследуется влияние погрешностей фазовой и тактовой синхронизации 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 величины фазовой погрешности формирования опорных колебаний и от величины относительного смещения тактовых моментов, а также от отношения сигнал/шум. Показано, что указанные погрешности могут сильно снижать помехоустойчивость приема, и с увеличением позиционности сигналов это влияние усиливается. При допустимой величине энергетических потерь при приеме, равной 0.5 дБ за счет каждой из этих погрешностей, допустимая фазовая погрешность составляет от ~3° при М = 4 до ~1° при М = 64, а допустимая погрешность тактовой синхронизации, соответственно, от ~5% при М = 4 до ~2% при М = 64. Для обеспечения более жестких требований к величине потерь требования к указанным погрешностям существенно возрастают.

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. 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. URL: https://dvb.org/?standard=dvb-s2ximplementation-guidelines

3. DVB. URL: https://www.dvb.org/standards/dvb-s2x

4. Нестеров А.В., Лелюх А.А., Гавриков Н.С., Куликов Г.В. Оценка энергетических характеристик радиолиний перспективных систем спутникового широкополосного доступа для аэромобильных абонентов. Журнал радиоэлектроники. 2019;1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.1.11

5. Шахтарин Б.И., Иванов А.А., Кобылкина П.И., Рязанова М.А. Синхронизация в радиосвязи и радионави-гации. М.: Горячая линия – Телеком; 2011. 278 с. ISBN 978-5-99121-0177-3

6. Шахтарин Б.И. Синхронизация в радиосвязи и радио-навигации. М.: Гелиос АРВ; 2007. 256 с. ISBN 978-5-85438-174-1

7. Боев Н.М. Синхронизация цифровых систем связи по сигналам спутниковых радионавигационных систем. URL: https://uav-siberia.com/news/sinkhronizatsiyatsifrovykh-sistem-svyazi-po-signalam-sputnikovykhradionavigatsionnykh-sistem/

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

9. 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.

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

11. Куликов Г.В., Ван Зунг Нгуен. 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

12. Прокис Дж. Цифровая связь: пер. с англ.; под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь; 2000. 800 с. ISBN

13. Куликов Г.В., Нестеров А.В., Лелюх А.А. Помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией в присутствии гармонической помехи. Журнал радиоэлектроники. 2018;11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.11.95-256-01434-X