Faz Modulation ve senkronizasyona giriş
Faz modulation (PM) modern iletişim sistemlerinde bilginin bir taşıyıcı dalgasının aşamasının farklı olarak kodlanmasının temel bir tekniktir.Bu, taşıyıcı fazının doğru bir referansını korumak için alıcının düzgün bir şekilde kullanılmasını sağlar.Phase senkronizasyon).
Bu makale, faz senkronizasyonunun doğrudan faz modlu iletişim performansını nasıl etkilediğini ayrıntılı bir inceleme sunar. Ayrıca kanal koşulları, donanım kısıtlamaları ve veri oranı gibi temel ölçümleri inceler ve sinyal-to-noise oranı (SNR) ve inceleme aşamalarının temel mekanizmaları inceler.
Faz Moderasyon İletişiminin Temelleri
Faz modulation, a sinusoidal taşıyıcının anlık aşamasına ait: PM'de, bilgi sinyali [0)[0)[0)[değiştir | kaynağı değiştir][Dönemli bir taşıyıcının anlık aşamasına dahil edilir:
[0](t) = Bir eşler (2) f: s = f: s = x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
[FONT=0]A[DÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
PM'in amplifikasyon (AM) üzerindeki temel avantajı, bu tür sembolleri geri almak için taşıyıcı aşamasının zorlaştığıdır. Küçük bir aşama bile, hile veya doğrusal olmayan amplikasyonun sebep olduğu amplifiğe yol açabilir.
Sistem Performansında Faz senkronizasyonunun Rolü
Faz senkronizasyonu, alınan sinyal ve yerel bir referans arasındaki faz farkının ortadan kaldırılması ve düzeltilmesi sürecidir.Bir eş zamanlı iletişim sisteminde, alıcının gelen sinyale göre bir taşıyıcının kopyasını oluşturması gerekir.
Bit Hata Oranı Seviye Offset
BPSK sistemi için, statik bir aşamada hata olasılığı, ⁇ e tarafından verilir:
P b = Q(√(2E b/N 0) cos ⁇ e)
[FONT=0]E b[D][/FONT=0][FONT=0))[0 )))))))))))))[Geçmiş ve BERFLT:2|D=0[FONT=0|D=0|D=0|D=0|D=0|D D D D=0|D=0|D e= 0,00))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) -D=SFONT=CFLT=CFLT=C=C=C=C=C=C=CFLT=5|D=CFLT=5|D=5|D=5|D=5|D=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C=C)))
Signal-to-Noise Oran ve Senkronizasyon
Faz senkronizasyonu ayrıca, kondüktör çıktısında gözlemlenen etkili SNR'yi de etkiler. Imperfect senkronizasyonu katkı maddesine katkı sağlayan bir aşama gürültü bileşeni sunar. Bu, özellikle yüksek sipariş modulations (örneğin, 64-QAM veya 256-QAM) ile eşancent takımyıldız arasındaki mesafeyi azaltır.
Data Throughput ve Kapasite Üzerine Etkisi
Çiğ hata oranlarının ötesinde, zayıf faz senkronizasyon güç sistemleri daha sağlam ama daha düşük verimsiz modülasyon programları kullanmak için. Örneğin, yüksek aşama jitter'in QPSK'dan BPSK'ye düşmesine zorlanabilir, veri oranını azaltır - varsayılan modlama ve kodlama (AMC) gibi, kanal göstergesini takip eden standart bir bağlantı, alıcının zayıf senkronizasyonu rapor etmesi durumunda, vericinin moderatörün süresini azaltır, ek olarak, senkronizasyonu azaltır.Influence modulation and kodlama (AMC) gibi - aksi takdirde tüm bant genişliğini yansıtabilir.
Ana Cümle Hatalarının Sebepleri
Faz yanlış eşleştirme kaynaklarının anlaşılması, sağlam senkronizasyon algoritmaları tasarlamaya yardımcı olur. ana katkıda bulunanlar şunlardır:
- [FONT=0)Carrier frekansı dengeleme (CFO): Doppler geçişleri veya osilatör sürüklenmeleri nedeniyle, alınan taşıyıcı frekansı yerel osilatör frekansından farklıdır. A CFO, tahmin ve telafi edilmesi gereken doğrusal bir şekilde artan bir aşama hatasına neden olur.
- [FONT=0)Oscillator faz gürültü:[Dönetici:[Döneticiler rastgele faz dalgalanmalarını sergiler. faz gürültünün gücü genellikle taşıyıcıdan dBc/Hz. yüksek-faz-noise oscillators de senkronizasyon performansından belirlenir, özellikle yüksek sipariş QAM için.
- [FONT:0)Channel bozulmalar: [Dönemli fading, Doppler yayılabilir ve interfering sinyalleri alınan sinyalin aşamasını bozabilir. Mobil iletişimde, kanal fading nedeniyle hızlı bir şekilde ayarlanmalıdır.
- [FONT:0)Residual zamanlama hataları:[Dönemli zamanlama hataları:[Dönlendirme ve çerçeve senkronizasyonu aşama senkronizasyonu ile etkileşime girebilir. zamanlamadaki hatalar, modulation olarak yanlış yorumlanan çok yönlü faz varyasyonlarını üretebilir.
Achieving Faz senkronizasyonu için teknikler
On yıldan fazla araştırma, mühendisler taşıyıcı faz kurtarma için zengin bir araçta geliştirdiler. Teknik seçimi modulation, kanal özellikleri ve uygulama kısıtlamalarına bağlıdır. Buradaki en önemlileri ankete yapıyoruz.
Faz-Locked Loops
Klasik yaklaşım, bir gerilim-kontrollü osilatör (VCO) ile gelen sinyalin aşamasını karşılaştırır ve VCO frekansını ve fazı sıfıra yükselten bir hata oluşturabilir.[PLL)[değiştir | kaynağı değiştir][değiştir | kaynağı değiştir]
Feed forward Carrier Recovery
Çok hızlı bir satın alma gerektiren patlama veya sistemler için (örneğin, Wi-Fi paketleri), besleme teknikleri genellikle kullanılır. Bu algoritmaları doğrudan alınan sembollerin blokundan taşıyıcı aşamasını tahmin eder, genellikle 4xT'yi kullanarak, taşıyıcı frekansına işaret eder (daha sonra taşıyıcı dinamikleri kaldırmak için ayrılmış ve daha az sayıdaki gücü kaldırmak için bölünmüştür).
Pilot-Aided Synchronization
Birçok modern standart (örneğin, DVB-S2, LTE) tarafından bilinen pilot sembolleri periyodik olarak veri akışı içinde kullanır. Alıcı, bu bilinen sembolleri maksimum benzeri bir aşama tahminini kullanarak bir aşama tahminine göre kullanır (ML) estimatörü. Ortak bir yaklaşım, [[0Viterbi & Viterbi algoritması[Dönder:Dönder) iki katına çıkar.
Karar -Doğru Takip
Demodulator, doğru kararın olasılığı hakkında sorgulanan kararların aşaması tahminine göre kullanılabileceğini belirtti.BuurFLT:0)[DDDD)[DDDDDDD)[DDDNRT:1) yaklaşımı, düşük devletli jitter ile birlikte yüksek performanslı senaryolarda kullanılır. Ancak, alınan sembolün ürünü ve kararın karmaşık konjugate'in hayali parçası olarak düşük çözünürlükte “yüzlü” fenomenden muzdarip olabilirler.
Bayesian ve Machine Learning Methods
Son araştırmalar Bayesian filtrelemeyi araştırıyor (örneğin, genişletilmiş Kalman filtreler, parçacık filtreleri) ortak taşıyıcı ve zamanlama senkronizasyonu, özellikle de son derece dinamik kanallarda, makine öğrenme teknikleri, alınan dalgaformu tahmin etmek için eğitilmiş olarak, taşıyıcı aşamasının doğrudan doğruya doğru ilerlediği gibi, aynı zamanda standart bir PLL'ye kıyasla, genel pilotlar ve karmaşık kanal modellerini da yönetebilir.
Gelişmiş Tahminler ve Performans Bounds
Herhangi bir tarafsız faz tahmin ölçeklerinin değişkenliği üzerine teorik alt sınır verilirse, SNRT:0)Cramér-Rao bound (CRB))[Dönetici için tek bir sinusoid için,[Dönemli bir hata için CRB][Dönemli bir hatayla ilgili olarak, SNR.SNR.In pratik alıcılarda performans, 1 dB tarafından karakterize edilmelidir.
Aşama Ambiguity Çözümü
Birçok taşıyıcı kurtarma tekniği (örneğin, )M) mutlak aşamalardan ziyade faz farklarını çözmede kullanılır.(DBPSK) iki maküla (Dönetici) daha yüksek takımyıldızlarda, eşsiz bir kelime (UW) desenleri veya çerçeveler, mutlak aşamalardan sonra senkronizasyonu çözmede sayısal olarak kabul edilebilir.
Modern Sistemlerde Ortak senkronizasyon
Ortogonal frekans-division multiplexing (OFDM) sistemleri - her subcarrier üzerinde QAM modulation kullanımı - taşıyıcı frekansı dengeleme, örnekleme saat dengeleme ve faz gürültüleri nedeniyle.ASIFLT:0)Common faz hatası (CPE)), tüm alt düzlem blokları (SSB) aynı şekilde etkiler ve genellikle ilk pilot alt pilot alt taşıyıcıları kullanarak takip edilir. Inter-carrier müdahale (ICI) nedeniyle, pilot-aided tahmin ve tazminat.
Sonuç ve Future Yol
Faz senkronizasyonu, 5G baz istasyonlarındaki en kritik yönlerden biri olarak, kesin bir faz referansını doğrudan kontrol etme yeteneği ve verimlilik. Anahtar çeki, küçük aşamalara bile orantısız bir şekilde kesintiye neden olabilir.
İleriye baktığımızda, milimetre- dalga ve Terahertz iletişim, büyük MIMO ve yüksek sipariş QAM ( 1024-QAM'a kadar) gibi eğilimler, yüksek çözünürlükte olan algoritmaların gelişmiş dijital sinyal işleme (DSP) algoritmalarının, düşük fazlı-fazlı akışların ve AI-assisted senkronizasyonun (DFLT:1) ana teknolojilerini takip etmesi muhtemel.
Özetle, sağlam faz senkronizasyonuna yatırım yapmak istenen bir gelişme değil, yüksek performanslı bir faz modlu iletişim sistemi için temel bir gerekliliktir.Bu makalede ele alınan ilkeler, ticaret-offlar ve bu makalede ele alınan teknikler, veri oranını ve güvenilirliğini zorlayan sistemleri tasarlamak için iletişim mühendisleri sağlar.