相位量化块非相干通信

模数转换 (ADC) 是将以 DSP 为中心的接收机架构扩展至多 Gbit/s 速度的关键瓶颈。最近在理想信道条件（完美同步、无色散）下获得的信息论结果表明，低精度 ADC（1-4 位）可能是设计此类高速系统的合适选择。在本工作中，我们研究了在{\it 载波异步}系统中采用低精度 ADC 的影响。具体而言，我们考虑了块非相干加性高斯白噪声 (AWGN) 信道上的传输，并调查了在低精度输出量化下可实现的性能。我们重点关注一种接收机仅对接收信号{\it 相位}进行量化的架构：其优势在于无需自动增益控制即可实现，仅需在模拟乘法器之前使用多个 1 位 ADC。对于标准的均匀相移键控 (PSK) 调制，我们研究了所得相位量化块非相干信道的转移密度结构。基于信道模型固有的对称性，我们提供了几项结果来表征该转移密度。利用这些结果，获得了用于计算信道容量和进行块解调的低复杂度过程。我们进行了数值计算，以比较不同量化精度和不同块长度下量化系统与未量化系统的性能。例如观察到，对于 QPSK 调制，对接收信号进行 8 箱相位量化可恢复约 80-85% 的未量化观测容量，而 12 箱相位量化可恢复超过 90% 的未量化容量。研究表明，对星座图进行抖动处理可在剧烈量化面临的情况下改善性能。