遥测解调损失分析

深空遥测主要采用PM调制方式，信息速率较低，最大速率在编码后为2Mb/s，通过副载波调制在载波上。影响遥测性能的主要因素有信道中群时延失真、幅度失真，解调器解调时副载波同步损失、符合同步损失、方波调制时波形失真等。

（1）群时延对解调损失的影响

群时延的线性失真、群时延的抛物线失真对遥测解调损失都有影响。由于遥测信息速率比较低，群时延影响比较小，该项引起的解调损失最大不超过0.05dB。

（2）信道幅度失真引起的解调损失

信道幅度失真也是造成解调信噪比损失的原因之一。遥测信息调制在副载波上，最大的占用带宽（单边带）不超过6MHz。该项引起的解调损失最大不超过0.15dB。

（3）副载波同步偏差引起的解调损失

副载波跟踪过程中可能存在同步偏差，这种同步偏差会引起遥测解调的损失，在2Mb/s速率以内，引起的解调损失最大不超过0.3dB。

（4）符号同步偏差引起的解调损失

在位同步器中恢复出来的位同步时钟，可能偏离码元再生器的最佳采样点一个固定相差，从而导致误码率损失，即E_b/N₀损失。该项引起的解调损失最大不超过0.45dB。

（5）波形失真损失

当副载波为方波时，偏离理想副载波的波形或符号波形会影响遥测解调的性能。当副载波为正弦波时没有该项影响。在深空站中，对于2Mb/s的码速率，最大影响不超过0.1dB。

工程测试表明，遥测解调损失总计不大于1.2dB。

数传解调损失及分配

传输信道引入的误码率损失

在数传时，信道特性的不理想会使信号产生畸变，从而影响传输质量，信道中群时延失真、幅度失真和其他干扰是使信噪比恶化的主要因素。在中低速数传时，需要将信道失真造成的E_b/N₀损失控制在0.3dB以内，以确保系统满足误码率指标的要求。

滤波器群时延特性曲线见图1-17。

1）线性群时延特性

线性群时延失真用频带边缘处d（ns）与带宽B（MHz，B=W_h-W_c）来表示，即：

从图1-17（a）中可以看出，线性失真曲线以W_c为中心成奇对称。

2）抛物线群时延特性

抛物线群时延失真用频带边缘处失真值d（ns）与带宽B（MHz）（B=W_h-W_c）的平方之比来表示：

从图1-17（b）中可以看出，群时延的抛物线失真曲线关于W_c呈偶对称。

一般来说，群时延相同时，符号速率越大，则信号的衰减越大。因此，可用边缘群时延d和信道传输的符号速率R_s的乘积表示群时延指标：

式中　R_b——信息速率（b/s）；

m——调制因子，对于QPSK调制m=2；

CR_v——卷积码编码效率；

CR_RS——RS码编码效率。

图1-18给出群时延波动引起的载噪比恶化曲线，4ns的群时延在符号速率为20Mb/s时，对应的dR_s为0.08，从曲线中查出解调损失为0.1dB。

此外信道幅度失真也会造成解调信噪比损失，当信号带内波动为2dB时，其造成的解调损失是0.2dB左右。

深空接收信道的群时延指标控制在d<3ns，幅度失真指标控制在±1dB以内，可以保证传输最大不超过20Mb/s的数据时解调损失小于0.3dB。

调制／解调设备引入的误码率损失

造成调制／解调器误码率损失的主要因素有：解调器恢复的相干载波静态相差φ_c，恢复的位同步时钟静态相差φ_clk，调制／解调器的幅度不平衡度K_m、相位不平衡度φ_m等。下面分别进行估算。

设正交的调制序列X_k、Y_k为相互独立的等概率分布，n（t）为信道加性高斯白噪声，对解调后I、Q两路基带信号的误码率进行详细的数值计算，即可得到其误码曲线，与理论值比较得到其恶化量。

1）解调器恢复的相干载波静态相差φ_c=Δφ与调制／解调器的幅度不平衡度K_m、相位不平衡度φ_m有关

在相干解调条件下，BPSK信号解调对于存在的载波静态相差φ_c造成解调损失为

QPSK信号解调对于存在的载波静态相差φ_c造成解调损失为

工程上通常控制幅度不平衡度K_m，典型值0.5dB，最大1dB；相位不平衡度φ_m，典型值±1°，最大±2°；相干载波静态相差φ_c，典型值±1°，最大±2°；E_b/N₀的恶化量为0.3dB。

2）时钟相差引入的恶化量

在位同步器中恢复出来的位同步时钟，可能偏离码元再生器的最佳采样点一个固定相差，从而导致误码率损失，即E_b/N₀损失。它带来的恶化量如图1-19所示。

如果假设|φ_clk|≤14°，钟抖动的均方值在小于7°的条件下，引入的E_b/N₀损失为0.45dB，数传解调总的损失最大不超过1.2dB。