Differentially encoded phase shift keying (DPSK) and double differentially encoded phase shift keying (DDPSK) that allow noncoherent demodulation have attracted a great interest in a variety of applications, because of their immunity to the phase and frequency uncertainty. However, this robustness is achieved at the cost of performance degradation caused by noisy reference signals. In addition, under the channel environment of intersymbol interference (ISI) there are some difficulties in equalizing DPSK and DDPSK signals recovered by differentially coherent (noncoherent) detection scheme. This is because of the nonlinearity of the differential detector.
Motivated by the limitations we designed simple decision feedback-based demodulators for detecting DDPSK signals in AWGN channel as well as decision feedback demodulation-based adaptive equalizers for recovering DPSK and DDPSK signals in multipath fading channels under the condition of relatively large random frequency offsets.
First, in order to overcome the performance degradation caused by the noisy reference signals we extended the decision feedback demodulation scheme used for DPSK systems to the case of DDPSK systems, which resulted in a cascade of two decision feedback detectors for DPSK signals. The developed demodulators are non-recursive/recursive decision feedback-based inphase-quadrature (IQ) and autocorrelation demodulators. We also derived their approximate bit error probability. It was shown through numerical analysis that the performance of the proposed demodulators was comparable to that of coherent demodulator; and their implementation was considerably simple.
Next, we proposed to combine linear feedback equalization and decision feedback demodulation to yield a DFE-like equalizer implemented before the differential detector of DPSK and DDPSK signals. By modifying the equalizer outputs based on decision feedback demodulation scheme and normalizing the result before feeding back into its feedback part, the proposed equalizers can act like an equalizer with decision feedback structures, namely, as if the decision feedback equalizer used for coherent receivers (DFE/coherent). In addition, the proposed equalizer does not require compensating the nonlinear effects caused by the differential detector. Indeed, empirical analysis demonstrated that the equalizer could perform much better than existing equalizers, and the performance of the proposed equalizer was very close to that of DFE/coherent.
비동기 복조가 가능한 위상차 변조(DPSK) 와 2차 위상차 변조 (DDPSK) 시스템은 반송파 (Carrier)의 위상과 주파수 편이 (Shift or offset)에 대한 면역성으로 인하여, 여러 통신분야에서 많은 관심을 끌어 오고 있다. 그러나 이러한 강인성을 얻기 위해, 잡음이 섞인 수신신호를 기준신호로 사용하여 복조하기 때문에 성능 저하가 발생한다. 뿐만 아니라 심볼 간 간섭 (Intersymbol Interference) 채널 환경에서는 비동기 방식으로 DPSK 및 DDPSK 신호를 등화하여 복구하는데 많은 어려움이 있다.
위와 같은 문제점을 극복하기위해서, 먼저 백색잡음 채널에서는 간단하면서도 성능이 우수한 결정궤환에 근거한 DDPSK 복조기를 설계하였다. 또한 이를 바탕으로 다중경로 페이딩 채널에서는 결정궤환 복조에 근거하여 DPSK와 DDPSK 신호 수신을 위해 비동기 복조기와 함께 사용 할 수 있는 적응 등화기를 제안하였다.
첫번째로 잡음이 섞인 기준신호에 의한 성능저하를 극복하기 위해서 DPSK 신호의 복조에 사용되었던 결정궤환 복조방식을 DDPSK의 경우로 확장 적용하여 자기상관 (Autocorrelation) 및 IQ (Inphase-Quadrature) 복조기를 MLSE에 근거하여 유도하였으며, 아울러 이들에 대해 근사적으로 이론적인 성능분석을 행하였다. 제안된 복조방식의 성능은 동기방식의 성능에 근접할 뿐만 아니라 구현이 간단한 장점이 있다.
다음으로 다중경로 페이딩 채널에서, 차 검파기 (Differential Detector) 앞에 구현되면서도 결정궤환 등화기 (DFE: Decision Feedback Equalizer)와 유사한 구조를 가지고 있어 비동기식DPSK와 DDPSK 시스템에서 사용할 수 있는 적응등화기를 선형궤환 등화기와 결정궤환 복조기를 결합하여 구현하였다. 이 등화기는, 등화기의 출력을 궤환부로 입력하기 전에 결정궤환 복조기를 사용하여 변형하고 이것을 균등화 (Normalization) 함으로써, 결정궤환 등화기와 유사하게 동작 할뿐 아니라 차 검파기의 앞에 위치하기 때문에 차 검파기에 의한 비선형 특성을 보상할 필요가 없다. 실제 시뮬레이션 결과 제안된 방식은 기존의 방식에 비해 우수한 성능을 보일 뿐만 아니라 결정궤환 등화기와 유사한 성능을 보였다.
