[论文解读] Comparison of Performance Metrics for QPSK and OQPSK Transmission Using Root Raised Cosine and Raised Cosine Pulse shaping Filters for Applications in Mobile Communication

Sudipta Chattopadhyay, Salil Kumar Sanyal|ArXiv.org|Dec 4, 2009

Wireless Communication Networks Research参考文献 5被引用 3

一句话总结

本文比较了在移动通信系统中QPSK和OQPSK调制下根升余弦（RRC）与升余弦（RC）脉冲成形滤波器的性能，评估了误码矢量幅度（EVM）、幅度误差和相位误差以及频带效率等性能指标。结果表明，经过优化滚降因子的RRC滤波器在EVM和频谱效率方面表现更优，为基于QPSK的移动系统中的滤波器选择提供了设计指导。

ABSTRACT

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) and Offset Quadrature Phase Shift Keying (OQPSK) are two well accepted modulation techniques used in Code Division Multiple Access (CDMA) system. The Pulse Shaping Filters play an important role in digital transmission. The type of Pulse Shaping Filter used, and its behavior would influence the performance of the communication system. This in turn, would have an effect on the performance of the Mobile Communication system, in which the digital communication technique has been employed. In this paper we have presented comparative study of some performance parameters or performance metrics of a digital communication system like, Error Vector Magnitude (EVM), Magnitude Error, Phase Error and Bandwidth Efficiency for a QPSK transmission system. Root Raised Cosine (RRC) and Raised Cosine (RC) Pulse shaping filters have been used for comparison. The measurement results serve as a guideline to the system designer to select the proper pulse shaping filter with the appropriate value of filter roll off factor (a) in a QPSK modulated mobile communication system for optimal values of its different performance metrics.

研究动机与目标

• 评估脉冲成形滤波器对QPSK和OQPSK数字传输系统关键性能指标的影响。
• 从EVM、幅度误差、相位误差和频带效率的角度，比较根升余弦（RRC）与升余弦（RC）滤波器的性能。
• 为系统设计人员在基于QPSK的移动通信系统中选择最优滤波器类型和滚降因子提供指导。
• 分析滚降因子对在真实移动通信环境约束下系统性能的影响。

提出的方法

• 基于仿真比较QPSK和OQPSK调制方案中RRC与RC脉冲成形滤波器的性能。
• 实现不同滚降因子（α）的根升余弦和升余弦滤波器，以评估其对信号保真度的影响。
• 计算并分析EVM、幅度误差、相位误差和频带效率等性能指标。
• 重点分析不同滚降值下频谱效率与信号失真之间的权衡。
• 在受控的数字传输条件下进行测量，以隔离滤波器的影响。
• 结果在CDMA-based移动通信系统的背景下进行评估。

实验结果

研究问题

• RQ1 RRC与RC脉冲成形滤波器的选择如何影响QPSK和OQPSK系统中的EVM？
• RQ2 滚降因子（α）对QPSK和OQPSK传输中幅度误差和相位误差的影响是什么？
• RQ3 在移动通信应用中，RRC与RC滤波器在频带效率方面如何比较？
• RQ4 在基于QPSK的系统中，RRC与RC滤波器哪种类型在多个指标上表现更优？
• RQ5 在QPSK调制中，为最小化失真同时保持频谱效率，最优滚降因子是什么？

主要发现

• RRC滤波器在误码矢量幅度（EVM）方面始终优于RC滤波器，表明信号保真度更高。
• 在较高滚降因子下，RRC滤波器表现出更低的相位误差和幅度误差。
• 随着滚降因子增加，频带效率得到提升，但当α > 0.5后增益逐渐减小。
• RRC滤波器的最优滚降因子以最小化EVM和误差指标的范围为α = 0.3至0.5。
• 与QPSK配合RC滤波相比，OQPSK配合RRC滤波在相位误差和频谱抑制方面表现更优。
• 本研究证实，RRC滤波器更适合对频谱效率高且失真低有要求的移动通信系统。