Порівняльний аналіз детекторів помилки символьної синхронізації когерентної системи цифрового зв’язку з модуляцією QPSK

DOI: 10.31673/2412-9070.2019.061218

Анотація

Розглянуто принципи побудови когерентної системи цифрового зв’язку з модуляцією QPSK, досліджено сузір’я сигналів на виході кіл синхронізації. Приймач має враховувати ефекти статичного зсуву частоти, змінної в часі затримки символу, гауссівського шуму. Символьна синхронізація покладається на зміни знаку даних для отримання правильного сигналу помилки синхронізації. Інтерполятор утворює узгоджені вихідні сигнали фільтра, вирівняні межами символів і оптимальними моментами вибірки. Проаналізовано функції, що виконує коло символьної синхронізації, та особливості побудови детектора помилки синхронізації (ДПС). Досліджено ДПС Gardner, Early-Late, Mueller&Muller, їхню помилку і рівняння S-кривої. Отримано залежність відносної помилки синхронізації від відношення сигнал/шум. Зроблено висновок, що ДПС Early-Late має більшу крутість S-кривої, найбільш рівномірну залежність помилки синхронізації від відношення сигнал/шум, що зменшується від 4 до 1% зі збільшенням відношення сигнал/шум від 2 до 35 дБ.

Ключові слова: когерентний зв’язок; помилка синхронізації; символьна синхронізація; детектор помилки синхронізації.

Список використаної літератури
1. Rice M. Digital communications: a discrete-time approach. New Jersey: Pearson Education, Inc., 2009. 778 p.
2. Investigation of signals distortion during interpolation in SDR transmitters with QPSK modulation / J. Boiko, I. Pyatin, O. Eromenko, I. Parkhomey // Адаптивні системи автоматичного управління, 2019. №1 (34). С. 5–15. DOI: https://doi.org/10.20535/1560-8956.1.2019.178070.
3. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение / изд. 2-е, испр.; пер. с англ. Москва: Вильямс, 2003. 1104 с.
4. Бойко Ю. М., Дружинін В. А., Толюпа С. В. Теоретичні аспекти підвищення завадостійкості й ефективності обробки сигналів в радіотехнічних пристроях та засобах телекомунікаційних систем за наявності завад: монографія. Київ, 2018. 227 с. URL: http://elar.khnu.km.ua/jspui/handle/123456789/6291.
5. Прокис Д. Цифровая связь / под ред. Д. Д. Кловского. Москва: Радио и связь, 2000. 800 с.
6. Quality Assessment of Synchronization Devices in Telecommunication / J. Boiko, O. Eromenko, I. Kovtun, S. Petrashchuk // Electronics and Nanotechnology (ELNANO): Proceedings 2019 IEEE 39th International Conf. (Kyiv, Ukraine, 16-18 April 2019). Kyiv, 2019. P. 694–699. DOI: 10.1109/ELNANO.2019.8783438.
7. Signal processing with frequency and phase shift keying modulation in telecommunications / J. Boiko, V. Tolubko, O. Barabash [et al.] // Telkomnika (Telecommunication Computing Electronics and Control). 2019. Vol. 17, Iss. 4. P. 2025–2038. DOI: http://dx.doi.org/10.12928/telkomnika.v17i4.12168.
8. Chen Q., Li M. Modified Gardner algorithm for bit synchronization in high-order QAM // Computational Problem-Solving (ICCP): Proceedings 2013 International Conf (Jiuzhai, China, 26-28 Oct. 2013). Jiuzhai, 2013. P. 1–6. DOI: 10.1109/ICCPS.2013.6893575.
9. Joint Symbol and Chip Synchronization for a Burst-Mode-Communication Superregenerative MSK Receiver / A. Lo′pez-Riera, F. A′ guila-Lo′pez [et al.] // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2017. Vol. 64, Iss. 5. P. 1260–1269. DOI: 10.1109/TCSI.2016.2636022.
10. Zhang L., Zhiming H. A modified timing synchronization algorithm for QPSK in digital receiver // Artificial Intelligence, Management Science and Electronic Commerce (AIMSEC): Proceedings 2011 2nd International Conf. (Dengleng, China, 8-10 Aug. 2011). Dengleng, 2011. P. 1–4. DOI: 10.1109/AIMSEC.2011.6011207.
11. Rai A., Kumar V. N. Wideband acquisition technique for QPSK demodulator // Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT): Proceedings 2016 IEEE International Conf. (Bangalore, India, 20-21 May 2016). Bangalore, 2016. P. 1–6. DOI: 10.1109/RTEICT.2016.7807869.
12. Boiko J., Kovtun I., Petrashchuk S. Productivity of telecommunication systems with modified signalcode constructions // Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T): Proceedings 2017 IEEE 4th International Scientific-Practical Conf. (Kharkov, Ukraine, 10-13 Oct. 2017). Kharkov, 2017. P. 173–178. DOI: 10.1109/INFOCOMMST.2017.8246374.
13. Super resolution using trilateral filter regression interpolation / C. Ting-An, L. Kuan-Ting, C. GuanCheng [et al.] // 2017 IEEE 2nd International Conference on Signal and Image Processing (ICSIP): Proceedings 2017 IEEE 2nd International Conf. (Singapore, 4-6 Aug. 2017). Singapore, 2017. P. 86–89. DOI: 10.1109/SIPROCESS.2017.8124511.
14. Enhanced Spatial Modulation With Multiple Signal Constellations / C. C. Cheng, S. Hikmet, S. Sezginer, T. Su Yu // IEEE Transactions on Communications. 2015. Vol. 63, Iss. 6. P. 2237–2248. DOI: 10.1109/TCOMM.2015.2422306.
15. Shynkaruk, O., Boiko J., Eromenko O. Measurements of the energy gain in the modified circuit signal processing unit // 2016 IEEE 13th International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (TCSET): Proceedings 2016 13th International Conf. (Lviv – Slavsko, 23-26 Feb., 2016). Lviv – Slavsko, 2016. P. 582–585. DOI: 10.1109/TCSET.2016.7452121