理论教育 符号和码片干扰对误差矢量幅度的影响

符号和码片干扰对误差矢量幅度的影响

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:符号间干扰和码片间干扰是造成调制信号通过非理想滤波器时调制精度下降的根本原因,尤其当滤波器的带宽与调制频谱非常接近时。这些滤波器导致整形后的符号或码片有了符号间干扰或码片间干扰。很显然,理想传输波形中符号或码片间的符号间干扰或码片间干扰对调制精度的降低没有影响,它只是测量发射机调制精度的一个参考波形。由低通滤波所产生的误差向量幅度大约为5%或更少。

符号和码片干扰对误差矢量幅度的影响

射频/中频调制信号从非理想滤波器中通过时,调制精度可能会下降。原因如下:调制信号通常由符号或码片组成,通过滤波器后的符号或码片的波形由于滤波器的群延时失真和幅度响应的波纹而产生畸变,且符号或码片波形会与邻近的及其他的符号或码片产生干扰。这种干扰称为符号间干扰(intersymbol interference,ISI)或码片间干扰(interchip interference,ICI)。符号间干扰和码片间干扰是造成调制信号通过非理想滤波器时调制精度下降的根本原因,尤其当滤波器的带宽与调制频谱非常接近时。

实际上,符号或码片的符号间干扰或码片间干扰在一开始生成传输信号时就已经产生。为获得高的传输信号频谱效率,起初的符号或码片矩形波形进行了整形,也称为脉冲整形,脉冲整形的步骤在数学上表示如下:设矩形符号(或码片)为arect(t),脉冲整形滤波器的冲激响应为hPS(t),整形过后的符号(或码片)波形aTx_ideal(t)可表示为

式中,*为卷积算子。

现在,符号或码片的波形可能会因通常用于无线通信系统中的大多数脉冲整形滤波器,而对邻近的或其他的符号或码片造成干扰。例如,根升余弦滤波器与带有脉冲系数的改进型根升余弦滤波器分别运用于WCDMA与CDMA移动站发射机中的脉冲整形。这些滤波器导致整形后的符号或码片有了符号间干扰或码片间干扰。然而,在无线系统中,通常在对应的接收机一侧使用一个脉冲响应为hPS_C(t)的互补滤波器来平衡相位和振幅的失真,从而使由发射机中脉冲整形而导致的符号间干扰或码片间干扰减少或最小化。在对应的接收机中,理想的符号或码片波形应为

举个例子,滚降系数α=0.22的根升余弦滤波器用于WCDMA移动站发射机的脉冲整形滤波器,WCDMA的基站接收机也采用同样的滤波器作为互补滤波器。这两个根升余弦滤波器级联构成了一个升余弦脉冲响应。接收机中理想的码片波形序列可被表示为

通过根升余弦滤波器整形的符号或码片波形不会对它们相邻的或其他的符号或码片波形产生任何干扰,如图8.3所示。所以,当分析和计算传输调制精度时,由脉冲整形所导致的调制精度下降通常不予考虑。另外,移动站发射机的调制精度通常是基于实际传输波形与理想波形间的差异,其中理想波形是由符号或码片通过式(8.16)给出。很显然,理想传输波形中符号或码片间的符号间干扰或码片间干扰对调制精度的降低没有影响,它只是测量发射机调制精度的一个参考波形。

图8.3 升余弦滤波器整形且相邻和其他波形不产生干扰的码片或符号的波形

在发射机路径中除整形滤波器以外的滤波器也可能会导致调制精度的下降,尤其当一滤波器(如信道滤波器)的通带与传输信号的带宽非常接近时。假定滤波器的冲激响应为hfltr(t),整形后的符号或码片波形aTx_ideal(t)在通过该滤波器后变为通过该冲激响应函数后所对应的误差矢量幅度可表示为

式(8.20)右侧平方根中分子项为在t0时符号或码片的符号间干扰或码片间干扰,它们来自邻近或其他的符号或码片。式(8.20)平方根的每一项均可通过下式求得

式中,k=1,2,3,…;2δk为采样脉冲的持续时间。

利用式(8.21),可将式(8.20)重写为

在最近无线移动站的发射机设计中,发射机的中频模块里没有真正使用信道滤波器。发射机模拟基带的I和Q信道可能会使用一些低通滤波器来抑制相邻信道的发射功率,但通常这些低通滤波器的带宽比信道滤波器的带宽更宽,因此它们会对调制精度只有轻微的影响。由低通滤波所产生的误差向量幅度大约为5%或更少。除此以外,如果需要的话也可通过预矫正的措施来使低通滤波器相位和幅度失真对调制精度的影响最小化。(www.daowen.com)

但是在移动站的接收机肯定使用信道滤波器。若由于之前和后续符号的缘故,对于一段符号被滚降系数为α=0.5的升余弦滤波器整形的π/4QPSK调制信号,在信道滤波之后因之前和后续的符号造成的码间干扰分别由0增到了0.075和0.066。基于这些数据并使用式(8.20),可大约估算出该滤波后信号的调制精度为

接收信号调制精度的降低将会导致基带解调信号的信号噪声比、信号干扰比的减小。

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