캐리어 회수

반송파 회수 시스템은 일관성 있는 분해를 목적으로 수신 신호의 반송파와 수신기의 국부 오실레이터 사이의 주파수 및 위상 차이를 추정 및 보상하기 위해 사용되는 회로다.

통신 반송파 시스템의 송신기에서 반송파는 베이스밴드 신호에 의해 변조된다. 수신기에서 베이스밴드 정보는 수신 변조 파형에서 추출된다.

이상적인 통신 시스템에서, 송신기와 수신기의 반송파 신호 오실레이터는 주파수와 위상에서 완벽하게 일치하여 변조된 베이스밴드 신호의 완전한 일관성 있는 분산을 허용한다.

그러나 송신기와 수신기는 동일한 반송파 오실레이터를 공유하는 경우는 드물다. 통신 수신기 시스템은 보통 송신 시스템과 독립적이며 주파수 및 위상 오프셋과 불안정성을 가진 자체 오실레이터를 포함한다. 도플러 이동은 이동 무선 주파수 통신 시스템의 주파수 차이에도 기여할 수 있다.

이러한 모든 주파수 및 위상 변화는 수신기에서 반송파 신호를 재생성 또는 복구하고 일관성 있는 분해를 허용하기 위해 수신 신호의 정보를 사용하여 추정해야 한다.

방법들

조용한 반송파 또는 지배적인 반송파 스펙트럼 라인을 포함하는 신호의 경우 반송파 주파수에서 간단한 대역 통과 필터 또는 위상 잠금 루프 또는 둘 다로 반송파 회수를 수행할 수 있다.^[1]

그러나 대부분의 신호전력은 통신사 주파수가 아니라 변조(정보가 존재하는 곳)에 전용되기 때문에 많은 변조 체계는 이러한 단순한 접근법을 비현실적으로 만든다. 반송파 전력을 줄이면 송신기 효율이 높아진다. 이러한 조건에서 캐리어를 회수하려면 다른 방법을 사용해야 한다.

비자료 지원

비데이터 지원/"블라인드" 반송파 복구 방법은 변조 기호에 대한 어떤 지식에도 의존하지 않는다. 그것들은 일반적으로 단순한 반송파 회수 체계 또는 거친 반송파 주파수 회수의 초기 방법으로 사용된다.^[2] 폐쇄 루프 비 데이터 지원 시스템은 최대우도 주파수 오류 검출기다.^[2]

곱하기-필터-분할

이 데이터 보조 반송파 복구 방법에서는 변조 신호에 비선형 작동(주파수 승수)을 적용하여 변조가 제거된 반송파 주파수의 고조파를 생성한다(아래 예 참조).^{[further explanation needed]} 그런 다음 반송파 고조파를 대역 통과 필터링하고 주파수를 분할하여 반송파 주파수를 복구한다. (이는 PLL이 뒤따를 수 있다.) 곱하기-필터-divide는 일반적으로 획득 시간이 클로즈-루프 싱크로나이저보다 짧기 때문에 버스트 트랜잭션(버스트 모드 클럭 및 데이터 복구)에서 선호되는 오픈 루프 캐리어 복구의 예다.

곱셈-필터-divide 시스템의 위상 오프셋/지연이 알려진 경우, 정확한 위상 회복을 위해 보상할 수 있다. 실제로 이 단계 보상을 적용하는 것은 어렵다.^[4]

일반적으로 변조 순서는 깨끗한 반송파 고조파를 생성하는 데 필요한 비선형 연산자의 순서와 일치한다.

예를 들어 BPSK 신호를 고려하십시오. RF 반송파 주파수 $\Omega {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle R_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\$RF$}$을(를) 제곱하여 복구할$$ 수 있다.

${\displaystyle {\reasoned}V_{BPSK}(t)&{}=A(t)\cos(\omega _{RF}t+n\pi );n=0,1\\\V_{BPSK}^{2}(t)&{}=A^{2}(t)\cos ^{2}(\omega _{RF}t+n\pi )\\V_{BPSK}^{2}(t)&{}={\frac {A^{2}(t)}{2}}[1+\cos(2\omega _{RF}t+n2}{\pi }}]\end{aigned}}}}}}}}}}}$

이는 위상 변조가 없는 RF 반송파 주파수의 두 배에서 신호를 생성한다(modulo 2 ${\displaystyle \pi }$ ${\displaystyle 2\pi }$ 위상은$$ 사실상 0 변조임).

QPSK 신호의 경우 네 번째 전력을 사용할 수 있다.

${\displaystyle {\reasoned}V_{QPSK}(t)&{}=A(t)\cos(\omega _{RF}t+n{\frac {\pi{2}};n=0,1,2,3\\V_{Q_{Q)PSK}^{4}(t)&{}=A^{4}(t)\cos ^{4}(\omega _{RF}t+n{\frac {}{{pi }2}})\\V_{QPSK}^{4}(t)&}={\frac {A^{4}(t)}{8}{8}[3+4\cos(2\omega _{RF}t+n{\pi }}}}}}}+cos(4\omega _{RF}t+n2\pi )\end}}}}}}}}}}}}}}}정렬}$

두 개의 용어(DC 구성 요소 포함)가 생성된다. $4\Omega {\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle R_{}}$ ${\displaystyle F_{}}$ ${\$RF$}$ 정도의 적절한 필터가 이 주파수를 복구한다$$.

코스타스 루프

통신사 주파수 및 위상 회복과 계절화는 적절한 순서의 코스타스 루프를 사용하여 달성할 수 있다.^[5] 코스타스 루프(Costas loop)는 PLL의 사촌으로, 위상 오차를 측정하기 위해 일관성 있는 2차 신호를 사용한다. 이 위상 오류는 루프의 오실레이터를 조절하는 데 사용된다. 적절히 정렬/복구된 4각 신호도 성공적으로 신호를 강등시킨다. 모든 M-ary PSK 변조 체계에 코스타스 루프 캐리어 회수를 사용할 수 있다.^[5] 코스타스 루프의 본질적인 단점 중 하나는 계량화된 출력에 존재하는 360/M도 위상 모호성이다.

의사 결정

반송파 복구 프로세스를 시작할 때 반송파 단계 또는 반송파의 사소한 주파수 변동/오프셋에 대한 지식 없이 기호 타이밍을 결정할 수 있기 때문에 완전한 반송파 복구 전에 기호 동기화를 달성할 수 있다.^[6] 의사 결정 방향 반송파 복구에서 기호 디코더의 출력은 비교 회로에 공급되며 디코딩된 기호와 수신된 신호 사이의 위상 차이/오차는 국소 오실레이터를 조절하는 데 사용된다. 결정 지시 방법은 기호 속도 또는 가까운 기호에 대해 비교가 수행되기 때문에 기호 속도보다 작은 주파수 차이를 동기화하는 데 적합하다. 초기 주파수 획득을 달성하기 위해서는 다른 주파수 회수 방법이 필요할 수 있다.

의사 결정 유도 반송파 회수의 일반적인 형태는 복잡한 평면에서 기호 좌표를 나타내는 위상 및 2상 신호를 생성하는 4상 상관자로 시작한다. 이 점은 변조 별자리 다이어그램의 위치와 일치해야 한다. 수신된 값과 가장 가까운/디코딩된 기호 사이의 위상 오차는 호 접선(또는 근사치)을 사용하여 계산한다. 그러나 호 접선은 0과 $\pi {\displaystyle }$ 사이의 위상 보정만 ${\displaystyle 계산}$할 수 있고${\displaystyle }$2 ${\displaystyle \pi /2}.$ 대부분의 QAM 별자리에도 $\pi {\displaystyle }$/ ${\displaystyle 2\mathrm{}}$ ${\displaystyle \pi /$2$}$위상$$ 대칭이 있다$.$ 이 두 가지 단점은 모두 차등 코딩의 사용으로 극복되었다.^[2]

낮은 SNR 조건에서 기호 디코더는 오류를 더 자주 발생시킨다. 사각형 별자리에서 코너 기호를 독점적으로 사용하거나 SNR 기호에 비해 가중치를 더 부여하면 낮은 SNR 의사결정 오류의 영향을 줄일 수 있다.

참고 항목

• 시계 복구
• 위상 검출기

메모들

참조

• Barry, John R.; Lee, Edward A.; Messerschmitt, David G. (2003). Digital Communications (3rd ed.). Springer. pp. 727–736. ISBN 0-7923-7548-3.
• Gibson, Jerry D. (2002). The Communications Handbook (2nd ed.). CRC. pp. 19–3 to 19–18. ISBN 0-8493-0967-0.
• Bregni, Stefano (2002). Synchronization of Digital Telecommunications Networks. Wiley. pp. 3–4. ISBN 0-471-61550-1.
• Feigin, Jeff (January 2002). "Practical Costas loop design" (PDF). RF Design. Electronic Design Group. Archived from the original (PDF) on 2012-02-11. Retrieved 2008-05-01.
• Nicoloso, Steven P. (June 1997). "An Investigation of Carrier Recovery Techniques for PSK Modulated Signals in CDMA and Multipath Mobile Environments" (PDF). Thesis. Virginia Polytechnic Institute and State University. Retrieved 2020-09-26.
• Steber, J. Mark (1984). PSK demodulation: Part 1. pp. 8–10.