[发明专利]QAM解调器中相位噪声和相加噪声的估值

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于解调由QAM方案调制的信号的正交调幅(QAM)类型的解调器。

背景技术

正交调幅(QAM)是一种通过对分别用两个正交载波而相互独立生成的两个基带信号进行调幅，并且相加结果信号来产生QAM信号的中频(IF)调制方案。QAM调制被用于将数字信息调制到合宜的频带。这可能使由信号占据的谱带和传输线通频带相配，从而允许信号频分多路复用，或使信号能通过较小的天线被发射。QAM已经被数字视频广播(DVB)和数字音频视频协会(DAVIC)以及多媒体电缆网系统(MCNS)采用，作为用于数字电视信号在同轴线、混合光纤同轴线(HFC)以及微波多端口无线分布系统(NMDS)电视网上传输的标准主体。

QAM调制方案存在不同等级(4、16、32、64、128、256、512、1024)，提供2、4、5、6、7、8、9和10 Mbit/s/MHz。这在美国6 MHz CATV频道上提供了大约42Mbit/s(QAM-256)，并且在8 MHz欧洲CATV频道提供了56 Mbit/s。这代表了有等同于10个PAL或SECAM的电视频道在单一模拟电视节目的等效带宽上传输，以及大约2到3个高清晰度电视(HDTV)节目。音频和视频流被数字化编码并映射成由188字节组成的MPEG2传输流包。

位流被分解成n个比特包。每个包都被映射为由两个分量I和Q代表的QAM符号，(例如，n＝4的位被映射成一个16-QAM符号，n＝8的位被映射成256-QAM符号)。I和Q分量通过滤波和使用能引导到唯一射频(RF)谱的正弦和余弦波(载波)来进行调制。I和Q分量通常由代表同相和正交坐标接收的可能离散值的群集来表示。下面给出被传输的信号s(t)：

s(t)＝Icos(2πf₀t)-Qsin(2πf₀t)，其中，f₀是RF信号的中心频率。I和Q分量通常是使用在发射机和接收机上的上升余弦滤波进行滤波的滤波波形。这样，结果RF谱就以f₀为中心，并且具有R(1+α)的带宽(其中，R是符号传输速率，α是上升余弦滤波的滚降因子)。符号传输率是传输位率的1/n^th，因为在每个时间单位1/R中，n个位才能映射为一个QAM符号。

为了从调制的载波中恢复基带信号，在传输线路接收端就使用了解调器。接收机必需控制接收信号的输入放大器的增益，恢复信号的符号频率，并且恢复RF信号的载波频率。在这些主要功能之后，接收在表示被传输的QAM符号以及传输中加入的噪声的总和的I/Q群集中的一个点。为了确定传送的QAM符号的最大可能数，接收机随后依据位于QAM符号之间距离的一半处的线来进行阈值确定。根据这个符号，使用调制器中相同的映射对位进行解除映射。通常，位随后通过前向误差解码器对在实际传输QAM符号上可能误差的结果纠正。前向误差解码器通常包含去交织器，去交织器的任务就是对可能突然发生以及很难纠错的误差展开。

通常，在传输调制信号中，会碰到两种消弱，相位噪声和相加噪声。相位噪声是由在调制器和解调器中不同的混频器和本机振荡器产生。相位噪声信号的边频带是相干的，这意味着上位频率的边频带与下位频率的边频带具有明确的相位关系。相加噪声，也被称为相加高斯白噪声，是一种具有在指定频带上具有连续和均匀的频谱的随机噪声。通常，我们很难估计出解调器应该补偿的相位噪声或相加噪声的量。为了补偿相位噪声，必须增加载波环路带宽。然而，这引起由于相加噪声增加而产生的信号衰减。为了补偿相加噪声，应该减少载波环路带宽，但这将引起相位噪声增加而信号衰减的影响。