Метод оценки и компенсации фазового дисбаланса квадратурных составляющих сигнала

Аннотация

В настоящее время широко применяются методы непосредственной модуляции с использованием комплексных сигналов. Комплексный сигнал состоит из синфазной I (In-phase) и квадратурной Q (Quadrature) составляющих. При прохождении сигнала через канал связи и приемный тракт возникают рассогласования составляющих сигнала вследствие наложения помех. Рассогласование, в свою очередь, приводит к повышению частоты появления ошибочных битов (Bit Error Rate, BER) при демодуляции сигнала. Качество принимаемого сигнала выражается в частоте появления битовых ошибок. Рассмотрен дисбаланс фаз квадратурных составляющих комплексного сигнала. Дисбаланс фаз возникает в тракте приема и зависит от качества гетеродинов приемника, от рабочей температуры и разности времени распространения I и Q составляющих сигналов. Предложен алгоритм оценки фазового дисбаланса квадратурных составляющих сигнала для цифровых методов модуляции. Рассмотрены примеры искажений сигнального созвездия при фазовом дисбалансе квадратурных составляющих сигнала. Оценка фазового дисбаланса основана на методе исследования модуляционного созвездия для измерения параметров сигнала. Приведены формулы расчета угла фазовой ошибки и величины квадратурной ошибки. Также приведены формулы для компенсации фазового дисбаланса с учетом рассчитанной квадратурной ошибки. Разработана математическая модель передатчика, канала связи и приемника для исследования метода оценки и компенсации фазового дисбаланса. Математическая модель построена в программной среде Matlab и представляет собой программную модель m-script. При помощи математической модели исследован метод оценки и компенсации фазового дисбаланса. В ходе исследования получены зависимости вероятности ошибки от рассогласования квадратурных составляющих сигнала. Сравниваются помехоустойчивость трактов приемника с компенсацией и без компенсации рассогласования фаз квадратурных составляющих сигнала. По результатам исследования получены графики зависимости вероятности ошибки от рассогласования фаз гетеродинов приемника. Исследование показывает, что рассогласование фаз гетеродинов приемника при фиксированном отношении сигнал/шум приводит к увеличению вероятности ошибок принятого бита. Но при применении метода компенсации дисбаланса фаз вероятность ошибок сохраняет фиксированное значение при увеличении рассогласования фаз гетеродинов приемника при фиксированном отношении сигнал/шум.