Bærebølgegjenvinning i radio-link

Abstract

Denne masteroppgaven tar for seg et problem fremsatt av Kongsberg Defence & Aerospace. KDA ønsker i en digital radiolinje-link å operere ved 10 dB signal-støyforhold på inngangen til mottakeren. Dette skaper problemer for den gjeldende bærebølgegjenvinningen som fungerer ned til 13 dB. Bærebølgegjenvinneren består av en analog frekvensestimator etterfulgt av en digital faseestimator, hvor det er faseestimatoren som ifølge KDA ikke klarer å operere tilfredsstillende. Kravet for tilfredstillende operasjon ved 10 dB SNR er 2 grader RMS-fasefeil. Den gjeldende løsningen for faseestimering er Costas sløyfe med et 2. ordens filter. I denne masteroppgaven blir det foreslått to metoder for faseestimering. Den første baserer seg på ML-estimator med detekterte symboler, men har et tillegg for å kompensere for frekvensvariasjoner ut fra frekvensestimatoren i forkant. Dette tillegget lagrer faseestimat ut fra ML-estimatoren, og bruker lineær regresjon for å regne ut frekvensavviket. Det vises at dette systemet ikke fungerer tilfredsstillende ved 10 dB SNR. Den andre metoden er en tilleggsmodul kalt selektiv oppdatering. Denne modulen oppdaterer kun faseestimatet hvis en punktprøve er nær nok til et konstellasjonspunkt, hvis ikke blir punktprøven ignorert av faseestimatoren. Det vises teoretisk at denne metoden gir lavere symbolfeilsannsynlighet, men i simulerte systemer fungerer den ikke tilfredstillende. Denne modulen for selektiv oppdatering av faseestimatoren har blitt testet både med både ML-estimator og Costas sløyfe, og i begge tilfellene gir den dårligere faseestimat. Dette viser at gevinsten ved sikrere punktprøver går bort i færre punktprøver brukt i estimeringen. Det blir også foretatt en analyse av KDAs gjeldende faseestimator. Det vises både teoretisk og ved simulering at de opprinnelige filterparametrene brukt av KDA i Costas sløyfe gir et underdempet system. Forslaget til nye parametre er gamma = 2^-7 og rho = 2^-8. Disse parametrene har et forholdsvis raskt innsvingningsforløp, men er bare 0,25 grader over kravet på 2 grader RMS-fasefeil.