相位噪声对 16QAM 通信系统性能影响及其均衡算法研究

在分析相位噪声对16QAM通信性能影响的基础上,提出了一种基于误差判决的多模均衡算法(Multiple Modulus Algorithm Based on Error Judgment,MMA-EJ),该算法不仅利用信号的相位信息消除了卫星通信中载波频偏引入的相位失真,还考虑了多电平幅度调制中不同半径星座点引入的幅度误差影响,因此相对于恒模算法(Constant Modulus Algorithm,CMA)来说,提高了均衡算法的精度。仿真结果表明,与传统的恒模均衡算法相比,提出的基于误差判决的MMA算法不仅可以消除高速信号传输时的码间串扰(Inter Symbol Interference,ISI),还可以消除传输系统中的相位噪声,提高16QAM通信系统的传输性能。

基于实虚交替导频的CO-OFDM-OQAM通信系统激光器相位噪声抑制方法

针对偏移正交幅度调制的相干光正交频分复用(CO-OFDM-OQAM)通信系统,本文提出了一种基于实虚交替导频的相位噪声抑制算法。该算法利用激光器相位噪声的性质和固有虚部干扰(IMI)系数的对称性规律设计全新的实虚交替导频,结合线性拟合,能够准确估计每个频域符号的公共相位误差(CPE)。由于是在频域进行补偿,与时域相位噪声抑制算法相比,计算复杂度大幅下降。搭建了有效速率为65 GBits/s的偏振复用CO-OFDM-OQAM系统的数值仿真平台,研究了不同激光器线宽和子载波个数下系统的传输性能,考察了所提方法对相位噪声的抑制效果。获得的结果证实:OSNR固定为25 dB,子载波总数分别为256、512和1024时,误码率达到FEC极限时所需要的线宽分别为801.1、349和138.4 kHz。对于使用16-QAM调制格式、子载波个数为256或512的系统,能较好补偿激光器的相位噪声,而且不会影响功率峰均比。

电路及谐振子参数对YIG调谐振荡器相位噪声的影响

利用单一变量法,详细分析了某型YIG调谐振荡器不同电路参数(如基极反馈电感、负压电阻等)及谐振子参数(耦合环大小、小球饱和磁化强度等)对振荡器相位噪声的影响。结果表明,振荡器相位噪声随基极反馈电感的增大而增高,高频端的相位噪声相对低频端随负压电阻的增大改善更大;而对于YIG小球铁磁共振线宽ΔH,相对于高频端来说,相位噪声随ΔH的增大在低频端增高更多。总之,降低YIG调谐振荡器的相位噪声是根据各指标需求综合优化振荡器电路各参数的结果。

一种低附加相位噪声的频率合成方法

频率源的相位噪声水平直接制约雷达的性能上限,因而低相噪频率合成技术是高性能雷达系统的一项关键技术。现有低相噪频率合成方法常用高次倍频实现,整体性能上严重依赖于低相噪晶振,成本一直居高不下。对此,提出一种低附加相位噪声频率合成方法,即采用最小化链路上附加相位噪声的技术,用普通恒温晶振级联低相噪放大器、梳状谱发生器和锁相环,最终实现低相位噪声的频率合成。实测数据表明,本文方法以100 MHz普通恒温晶振为参考,积分区间[1 kHz,30 MHz]的时间抖动为11 fs,频率合成在5.8 GHz载波的相位噪声为-119 dBc/Hz@1 kHz,积分区间[1 kHz,30 MHz]的时间抖动为13.7 fs,总附加时间抖动为8.17 fs,附加相位噪声仅1.9 dB,达到了业界领先水平,能够有效提升毫米波雷达系统的成像性能,优于传统频率合成方法。

基于多级变频的低相位噪声宽频带锁相环设计

为提高锁相环输出信号的相位噪声性能,设计一种具有低相位噪声特性的宽频带锁相环。该锁相环以500 MHz和4.8 GHz的梳状波信号作为输入信号,经过多级变频和滤波后进行锁相。测试结果表明,该设计具有易于实现、易于调试、可靠性高等特点,在10 kHz频偏处的相位噪声均优于-129 dBc·Hz^(-1),满足设计要求。

基于自适应联合调制的massive MIMO-OFDM相位噪声消除方案

极化状态是信号的固有属性,具有对相位噪声不敏感的特性,利用极化状态承载信息的极化调制能消除相位噪声。但极化调制需要2根天线发送和接收,在相位噪声功率较小或无相位噪声时,遍历容量性能较差。为解决此问题,提出一种自适应联合调制方案。该方案结合了正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)和极化调制,并通过自适应调整QAM调制和极化调制阶数的方法,提升不同相位噪声功率时的遍历容量。仿真结果表明,该方案的遍历容量性能优于极化调制和QAM调制方案。

基于小型化模块相位噪声的间接测试方法

收发电路模块的本振信号质量对系统的整体性能有重要影响。小型化模块由于尺寸的限制,无法在本振的输出端设置测试端口,因此无法直接在本振的输出端准确地测试相位噪声。提出了一种针对小型化收发电路模块本振信号相位噪声的间接测试方法,该方法需要测试模块的输入/输出信号的功率、相位噪声以及整个收发通路的增益和噪声系数,通过公式计算得到本振信号的相位噪声。采用此方法对小型化收发电路模块进行测试,将得到的相位噪声结果与器件指标进行对比,两者高度一致,从而验证了间接测试方法的正确性和有效性。

相位噪声对数字阵列波束合成的影响研究

为了分析相位噪声对于数字阵列波束合成性能的影响,通过对比阵列激励误差和热噪声建模,并考虑阵列本振复用结构,建立了相位噪声在数字波束合成中的概率数学模型。主要针对均匀线性阵列推导得到了引入相位噪声的波束合成信噪比与功率方向图表达式。基于得到的闭式表达式,通过数值仿真分析了不同相位噪声值和本振复用结构的阵列性能,验证了以下结论:本振分布化程度的提高能够获得空间主波束方向信噪比和瞬时动态增益,但同时会相应抬高副瓣电平并造成调零回填,从而恶化阵列空域抗干扰能力。

一种抑制相位噪声的多通道变时延下变频全双工收发方法

相位噪声会限制全双工(FD)收发机的自干扰抑制能力,恶化有用信号解调性能,即使全双工收发机采用发射机、接收机共用本振的结构,也无法消除相位噪声的限制作用。为了降低多径自干扰(SI)分量中相位噪声的影响,该文提出一种多通道变时延下变频全双工收发方法,具体包括可以补偿相位噪声的全双工收发机设计和能够抑制残余相位噪声的自干扰抑制算法。多通道变时延下变频全双工收发机采用多条通道接收同一天线的信号,各接收本振信号为经过不同延时调整的发射本振信号,可以在下变频时补偿多径自干扰中的相位噪声。自干扰抑制算法利用不同接收信号估计相位噪声参数,进一步降低残余相位噪声的影响。此外,该文推导了这种全双工收发方法的自干扰抑制能力,并给出了其随发射功率、接收通道数量的变化关系。分析与仿真结果表明,当接收通道数量高于自干扰信道强径数量时,多通道变时延下变频全双工接收方法不受相位噪声影响。

基于AGC线性化的谐振式加速度计相位噪声分析

谐振式加速度计系统运行过程中会引入噪声,导致输出信号的相位发生偏移,从而影响测频精度。同时,由于自动增益控制(AGC)回路非线性的影响,噪声的传递无法直接利用传递函数分析。为了减小噪声的影响,根据谐振式加速度计的工作原理与噪声理论,对谐振回路中引入的各种噪声进行了传递路径的线性化分析与数学推导,给出了相位噪声表达式。MATLAB曲线,Simulink噪声模型与谐振式加速度计高速采样的相位噪声一致,验证了相位噪声表达式与噪声模型的正确性。

单频光纤放大器中泵浦作用的相位噪声

研究了铒镱共掺单频光纤放大器中100 Hz~1 kHz频段内的相位噪声,并通过实验证明该尖峰噪声为泵浦电源产生的相位噪声。从铒镱共掺光纤放大器的功率传输方程出发、结合泵浦激光的热传递函数,数值分析了泵浦功率、泵浦波长、增益光纤长度对100 Hz~1 kHz频段内相位噪声的影响。通过二级光放大结构对输出激光的相位噪声进行测量,并将实验结果与数值仿真结果进行对比,证明了理论模型的可靠性。该研究优化了主谐振功率放大结构铒镱共掺单频光纤放大器的相位噪声特性、并为提高相干合成时的合束效率提供指导。以上所得结果普遍适用于主谐振功率放大结构的光纤放大器。

基于被动相位噪声补偿的自由空间光学频率传递

针对自由空间光信号传输更易受到环境影响的特点,提出了一种被动相位噪声补偿技术。该方法利用探测往返传输的光信号与发射端参考信号拍频获得链路引入的相位噪声,在发射端通过声光移频器(acousto-optic modulator,AOM)对待传递信号移频取共轭即可在接收端获得相位稳定的光学频率信号。该方法避免了使用复杂的鉴相和伺服控制电路,使系统具有更快的补偿速度且没有鉴相范围的限制。实验结果表明,150 m的室外自由空间链路的平均时间1 s的附加频率不稳定度约为1.9×10^(-16),平均时间1000 s的附加频率不稳定度约为4.6×10^(-19)。该相位噪声补偿技术为高精度的自由空间光学频率传递提供了一个简单可靠的方案。

环境自适应相位噪声抑制的光载时频传递技术

高精度、高稳定、高可靠的时间频率基准在导航定位、测量测控和协同组网等军民应用领域有着重要应用。基于光纤链路的时频传输能够有效突破传统微波链路精度低的技术瓶颈,而静态或动态的温度、振动等环境变化将引起传输光信号的相位抖动。高精度相位稳定纠正通常借助于比例-积分-微分(PID)反馈控制来实现,但常规PID存在参量不可在线调整、稳定性差等缺陷,尤其是瞬态强变化将导致系统难以工作。创新性地提出了一种基于单神经元的自适应PID控制器,实现了高精度光载时频传递的主动控制,通过自主在线学习可实现对环境变化的自适应纠正,恢复时间小于40个控制周期。

联合退相位噪声下量子囚徒困境纳什均衡分析

为讨论量子囚徒困境模型在联合退相位噪声信道影响下纳什均衡策略情况,将联合退相位噪声引入到量子博弈中,通过MW量子化方案对囚徒困境博弈模型进行量子化,建立了联合退相位噪声信道下的量子囚徒困境博弈模型。通过讨论发现,在最大纠缠的条件下,参与者的收益关于噪声参数呈现出周期性的变化,且在同一周期内,随着噪声参数的增长,量子囚徒困境在不同的噪声区间出现了存在唯一纯量子纳什均衡解、两个纯量子纳什均衡解和没有纯量子的纳什均衡解的情况,在没有纯量子均衡解的两个噪声区间中,参与者会陷入类似于石头剪刀布的循环之中。说明在联合退相位噪声信道影响下,当噪声参数属于特定噪声区间时,参与者可以达成纳什均衡。

宽带超低相位噪声测量系统设计与实现

随着频率源技术的不断发展,信号的频段范围和相噪水平不断提升和优化,这对相位噪声的准确测量提出了新的挑战。文章针对雷达探测、精确制导、时频基准等微波射频领域中高性能低噪声频率源相位噪声指标的测试需求,对鉴相法测量相位噪声的原理进行了分析研究,设计了低噪底的鉴相通路。同时结合互相关技术和微波变频等技术,设计了具有双鉴相通道的互相关式相位噪声测量系统,进一步优化系统噪底,从而实现宽带超低相位噪声信号指标的准确测量。

相位噪声对Cn频段导航信号载波相位测量精度的影响分析

Cn频段(5010~5030 MHz)是除L频段外唯一受国际电联(ITU)保护的导航频段,也是当前转发式系统的试验频段,在Cn频段开展导航业务可解决目前L频段所面临的频谱拥挤和易受干扰等问题。转发式卫星导航试验系统要实现“分米级定位,纳秒级授时”的目标,需要利用载波环进行高精度测距。相比L频段,Cn频段落地电平较低,更易受干扰,因而针对Cn频段导航信号进行载波相位测量精度的影响分析至关重要。本文首先研究了相位噪声的生成方法,接着利用锁相环的线性模型研究了输入端、内部振荡器相位噪声对锁相环跟踪精度的影响,分析了噪声带宽、相干积分时间对PLL相位抖动的影响,对于后续接收机的设计具有较强的借鉴意义。最后通过实测信号验证了噪声带宽对锁相环跟踪精度的影响。研究结果表明:相位噪声会引起环路明显的相位抖动,频率白噪声和频率随机游走噪声所引起环路的相位抖动随噪声带宽Bn先递减后递增,随相干积分时间T而递增。本文结论为后续C频段接收机的设计实现提供了有价值的借鉴。

零偏置光电振荡器相位噪声的讨论与分析

光电振荡器(OEO)可以产生低相位噪声的微波信号。在OEO中,MZ调制器(MZM)可以偏置于正交工作点使基频信号的损耗最低,也可以工作于零偏置点从而得到倍频信号。在MZM零偏置的OEO中,利用电分频器将倍频信号分频得到基频信号,从而构建环路振荡器。本文对这2种OEO(MZM正交偏置和MZM零偏置)的相位噪声进行了理论分析。由理论分析可知,MZM零偏置OEO的相位噪声优于MZM正交偏置OEO。根据仿真结果,可以发现MZM零偏置OEO的相位噪声噪底比MZM正交偏置OEO的相位噪声低3 dB。另外,MZM零偏置OEO的振荡模式间隔并不会受到电分频器的影响。

一种X波段低相位噪声国产化频率源设计

介绍了一种工作在X波段的低相位噪声、100%国产化频率源的工程设计方法。该方法采用锁相环(PLL)经典电路产生频率信号。分析了PLL相位噪声理论模型,对比了相同封装的国产PLL芯片和进口PLL芯片两种方案,并对实物进行了测试。试验结果表明,该频率源可稳定输出频率为8.8 GHz的信号。采用国产PLL芯片制作的频率源相位噪声优于采用进口PLL芯片制作的频率源1~2 d B,约为-101 dBc/Hz@1 kHz,-110 d Bc/Hz@100 kHz。

光源相位噪声对高斯玻色采样的影响

高斯玻色采样是实现量子计算优势的主要途径之一,同时也有望应用于加速稠密子图、量子化学等问题.然而,实验中必不可少的噪声却可能阻碍高斯玻色采样的量子优势.此前的研究主要关注于光子损失和光子非全同噪声.本文通过数值模拟研究了另一种噪声——光源相位噪声对高斯玻色采样的影响.采用蒙特卡罗方法近似计算相位噪声下高斯玻色采样的输出概率分布,发现随着探测光子数的增加,相位噪声带来的误差逐渐加大.同时,相位噪声会导致采样出大概率样本的能力,即HOG (heavy output generation)值显著降低.最后发现,在输入平均光子数相同时,有光子损失的高斯玻色采样相比无损失情形对于相位噪声有更大的容忍性.本文的研究有助于大规模高斯玻色采样中更好地抑制相位噪声.

关于典型相位噪声测量技术的应用研究

相位噪声是评价无线电信号纯度的重要研究内容,随着各类频率信号生成设备的快速发展,对相位噪声测量技术提出更多应用需求和更高的技术要求,出现不同的测量方法,为熟练掌握不同测量方法的原理和具体应用场景,开展直接频谱仪法、鉴频器法和相位检波器法三种典型相位噪声测量方法的应用研究,以相位检波器法为例建立测量方法模型进行理论推导,详细分析基于相位检波器法的相位噪声测量不确定度来源,计算得到测量标准不确定度和扩展不确定度,同时针对不同方法进行重复性测试,已基于相位检波器法的相位噪声测量不确定度分析为例计算分析不同方法的测量不确定度,论证典型相位噪声测量方法的优缺点,提出方法择选方案,为相位噪声测量技术应用提供参考。