[发明专利]一种准确评估PCM/FM接收机鉴频器非相干解调性能的方法

摘要

本发明涉及一种准确评估PCM/FM接收机鉴频器非相干解调性能的方法，基于统计信号处理技术，在深入分析PCM/FM接收机鉴频器非相干解调原理的基础上，并区分两种不同的情况，综合考虑信道滤波器带宽、噪声功率谱密度、解调滤波器带宽等因素，结合工程实际进行合理的近似和简化，提出新的误码率计算公式。然后，通过载波定标的方式，确定指定误码率下的信号电平，对设备的误码率进行统计和分析。本发明能够方便快速准确地评估遥测和通信设备性能，便于系统设计和系统评估工作。本发明提出的方法可以推广到航空遥测、移动通信、无线网络等领域，具有较强的普适性。

主权项

1.一种准确评估PCM/FM接收机鉴频器非相干解调性能的方法，其特征在于：该方法基于统计信号处理和随机过程分析，建立基于鉴频器的PCM/FM信号接收解调数学模型，综合考虑信道滤波器带宽、噪声功率谱密度、解调滤波器带宽因素，开发出定量的评估和定标方法，具体包括以下步骤：步骤一、建立基于鉴频器的PCM/FM信号接收解调数学模型记中频带通滤波器的带宽为B_IF，鉴频器的归一化增益系数为1/2π，低通滤波器的带宽为BL，接收信号的时域表达式为：x_FM(t)＝A_c·cos[2πf_ct+φ_s(t)]+n(t)其中：A_c为接收信号的幅度f_c为接收信号的频率；φ_s(t)为数据调制造成的相位动态变化；m(t)为基带的数据信号，不妨设其幅度为1和‑1；K_f为最大调制频偏；中频带通滤波器输出的噪声表示为：n(t)＝n_I(t)cos2πf_ct‑n_Q(t)sin2πf_ct＝r(t)cos[2πf_ct+ψ(t)]其中：r(t)为噪声的幅度；ψ(t)为噪声的相位，单边带噪声功率谱密度为N₀/2，功率为N_i(t)＝N₀B_IF，n_I(t)、n_Q(t)分别为噪声中的同相分量和正交分量；步骤二、鉴频器输出噪声功率谱密度的求解信号和噪声叠加后，总的相位表示为：鉴频器的输出表示为：x_d(t)＝(1/2π)dθ(t)/dt＝(1/2π)dφ_s(t)/dt+n_d(t)＝K_fm(t)+n_d(t)其中，n_d(t)是鉴频器输出的噪声，表示为：当信噪比较大时，认为在[‑π,π]间均匀分布，则上式进一步简化为：由上式可以看出，鉴频器输出的噪声过程是输入噪声过程对时间的微分，则n_d(t)的噪声功率谱密度可表示为：N_d0＝(1/A_c)²N₀f²；步骤三、根据滤波器带宽选取误码率计算公式噪声功率的计算分为两种情况：(1)中频带宽小于或等于两倍低通滤波器带宽鉴频器输出噪声功率通过对步骤二中获得的噪声功率谱密度积分取得：则：每比特码元的能量E_b由载波功率来计算，即令R_b＝1/T_b，h＝2K_f/R_b,其中，h为调制指数，T_b为传输数据的码元宽度，R_b为传输数据的码元速率；则误码率表示为：其中(2)中频带宽大于或等于两倍低通滤波器带宽鉴频器输出噪声功率同样通过对步骤二中获得的噪声功率谱密度的积分来计算，其积分区间由低通滤波器带宽B_L决定：当B_L大于或等于1/T_b，满足无码间干扰的要求，则B_L＝1/T_b，上式重写为：N_d＝(2/3)(1/A_c)²N₀(1/T_b)³则则误码率可表示为：令L＝4/3h²，误码率公式可进一步表示为：步骤四、测试信号定标和测试过程根据系统测试指定的误码率，由步骤三中的公式计算出所需要的E_b/N₀，再根据下列公式计算出载波的信号功率与噪声功率谱密度之比：S/φ＝E_b/N₀+10logR_b此处，Rb为遥测数据码速率，按上式计算得到的S/N₀，加上系统的解调性能指标要求D_s，将相应的信号输入至通信系统或遥测系统中。