信道群時延對誤碼率影響的研究

楊翠娥 王晴

摘 要信道群時延是制約高碼速率接收系統(tǒng)性能的主要因素之一。本文以MPSK調(diào)制系統(tǒng)為例，分析了群時延對數(shù)字相位調(diào)制的影響。給出了信道群時延對誤碼率影響的仿真分析與測試數(shù)據(jù)。分析結果對高碼速率接收系統(tǒng)的工程設計具有一定的指導意義。

【關鍵詞】群時延 PSK 誤碼率

1 時延與群時延的基本概念

信道群時延是制約高碼速率接收系統(tǒng)性能的主要因素之一。一個傳輸系統(tǒng)，如果它是由純電阻組成的，那么在傳輸信號時是不會產(chǎn)生時延的。而接收系統(tǒng)中（主要是變頻器中使用的濾波器）總是有惰性元器件（如電感，電容，晶體管由于載流子的擴散過程也會產(chǎn)生時延）的影響，從而使輸出電壓落后于輸入電壓一段時間，稱為系統(tǒng)的時延。

群時延是指頻率相差極小的正弦波合成時產(chǎn)生的包絡上某一點相位的傳播時間。由于在接收端不易建立參考相位，所以信道的相位特性是很難測量的。而群時延卻比較容易測量，現(xiàn)在已有專門的群時延測量儀。在工程上群時延是信道的一個重要參數(shù)。

3 群時延對誤碼率影響仿真分析

在實際系統(tǒng)中確切地分析各種調(diào)制的群時延變化影響非常困難，而進行仿真研究則較為簡單；因此，實際應用中通常通過仿真來評估采用不同調(diào)制方式時，每種群時延（線性、拋物線、波動）引起的發(fā)射符號波形變化和誤碼率（BER）惡化值。

圖1是仿真原理方框圖。假定第一級為零時延，首先確定BER接近要求的誤碼量級（如：10-5）時所允許的Eb/N0值；改變?nèi)簳r延，獲取數(shù)據(jù)，確定達到相同BER所需增加的Eb/N0。所考慮的群時延值是在整個符號帶寬上測量的總變化量。我們用符號率（SR）與群時延（GD）相乘的歸一化系數(shù)來評估BER的性能下降。

圖2顯示了不同群時延變化引起的BER下降值與GD·SR的仿真結果曲線。

仿真結果表明：線性群時延引起的下降比拋物線群時延大，而且BER的下降值隨著調(diào)制碼速率增加而增加。同樣大小的群時延，高階調(diào)制的誤碼率更明顯。4、群時延對誤碼率影響試驗分析

群時延測試框圖如圖3所示，調(diào)制器和解調(diào)器為法國ZDS公司HDR-XXL系列設備。對信道群時延變化時在不同碼速率下相同解調(diào)器解調(diào)損耗進行對比，采用射頻閉環(huán)進行試驗。群時延指標如下：峰峰值1.6 ns，波動0.8 ns。經(jīng)測試得到相應數(shù)據(jù)，繪制對應數(shù)據(jù)曲線如圖4所示。

分析可知，640MHz傳輸時的信噪比惡化量遠大于100MHz傳輸信噪比的惡化值。說明高碼速率下，群時延對解調(diào)誤碼性能影響較大。但是觀察640MHz傳輸時解調(diào)器加均衡功能的實驗值，發(fā)現(xiàn)信噪比惡化量明顯降低，甚至低于100MHz傳輸下的信噪比惡化量。說明高碼速率下需要采用相位均衡技術進行補償，可以緩解由于信道相頻特性不理想帶來的誤碼率增大問題。

參考文獻

[1]Xiang Liu，Linn F.Mollenauer，Xing Wei，Impact of Group-Delay Ripple in Transmission Systems Including Phase-Modulated Formats，IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS， VOL.16，NO.1，JANUARY 2004.

[2]譚曉衡，李玉閂，李騰蛟.群時延失真對QPSK系統(tǒng)誤碼性能影響的仿真與分析[J].系統(tǒng)仿真學報，2008，20（21）：5976-5978.

[3]朱祥維，李垣陵，雍少為，等.群時延的新概念、測量方法及其應用[J].電子學報，2008，36（9）：1819-1923

[4]陳暉，易克初，李文鐸.群時延失真對擴頻通信性能影響的仿真與分析[J].電視技術，2006（2）：111-113.

作者簡介

楊翠娥（1964-），女，山西省太原市人?，F(xiàn)為太原工業(yè)學院副教授。研究方向為射頻電路設計及FPGA開發(fā)與應用。

作者單位

1.太原工業(yè)學院 山西省太原市 030008

2.中國移動通信集團終端有限公司廣東分公司 廣東省廣州市 510623