由于相位模糊,有哪些技术可用于校正星座旋转?

信息处理 数字通信 连续信号 qpsk 正交 星座图
2022-02-09 12:50:12

为了让接收机恢复基带信号,它需要一个与发射机用于对原始基带信号进行上变频的载波信号等效的载波信号。除非使用导频,否则接收器没有可用的原始载波,必须使用锁相环等技术从信号本身中提取它。

然而,要恢复的载波信号的相位对于接收器来说通常是不明确的:除非在传输中存在一些不对称(旋转不对称星座,符号分布不均匀),否则恢复的载波可能最终处于几个相位之一偏移量。

典型的 4 向对称星座(如 QPSK)会导致 nπ/2 弧度的相位偏移,其中 n 可能是 0、1、2 或 3。然后,此相位偏移会以四种不同方式之一围绕原点旋转接收到的符号:

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无论这种旋转如何,有哪些技术可用于解码符号?我能想到七种,但都有缺点:

  • 传输导频音(原始载波,或从中派生的信号),消除相位模糊。浪费带宽和功率。

  • 使用有助于载波恢复算法的不对称星座,消除相位模糊。解码更复杂,带宽/功率效率更低。

  • 使用符号映射,其中符号位于原点周围的旋转对称路径上,并将数据编码为连续符号之间沿该路径的距离。否则似乎是一个优雅的解决方案,但任何单个错误接收的符号都会导致两个错误。
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  • 每隔一段时间,发送一些独特的序列(“mid-amble”),使接收器可以轻松地旋转星座。较慢的采集,降低比特率。

  • 如果误码率高,则在 X 个符号后旋转星座。采集速度较慢。

  • 同时以所有可能的方式解码相同的星座,并选择具有最低误码率的输出。浪费加工资源。

  • 使用设计的符号字母表,使其适用于所有可能的相位偏移。开销大,降低了比特率。

虽然其中一些方法不如其他方法实用,但没有一种方法是完全令人满意的。这个问题通常是如何处理的?信道编码是否可以设计为与旋转无关而不牺牲比特率?

1个回答

根据我在航天工业的经验,近地和深空通信系统都通过独特的单词检测或不同风格的差分编码来解决相位歧义。在唯一字检测技术中,“附加同步标记 (ASM)”(又名唯一字),某种类型的前导码(通常是十六进制模式 0x1ACFFC1D)附加在每帧的开头(称为通道访问数据单元(加杜))。现在,接收器旋转接收到的符号,直到检测到 ASM。下图来自CCSDS 无线电频率和调制系统——第 1 部分:地球站和航天器,第 2.4.11 页给出了更适合该技术的(偏移)QPSK 的场景摘要。
相位模糊解决技术

问候,

摩西。