Phase Locked Loop (PLL)에서 가장 중요한 지표 중 하나는 위상 잡음이다. 위상 잡음은 주파수 영역에서 반송파 주파수 안정성을 나타내는 지표이다. 위상 잡음은 위상 지터의 결과로 반송파 주파수 신호의 양쪽으로 퍼져 나가는 잡음 스펙트럼으로 모델링 된다. 위상 잡음을 모델링 하는 방법은 다음과 같다. 위상 잡음 레벨을 이용하여 Single Side Band (SSB) 위상 잡음 전력 밀도를 생성한다. 생성된 SSB 위상 잡음 전력 밀도의 단 위는 dBc/Hz로 선형 스케일로 변환이 필요하다. 그 이후 복소수 가산성 백색 가우스 잡음 (AWGN)을 생성하여 선형 스케일로 변환된 SSB 위상 잡음 전력 밀도와 곱해준다. 그 결과값과 대칭되도록 음의 주파수 영역에 생성한다. DC 성분을 제거 후 Inverse Fast Fourier Transform (IFFT)을 수행하면 시간 영역의 위상 잡음을 생성할 수 있다. 본 논문에서는 위상 잡음 모델링 방법을 제시하고 위상 잡음 레벨 및 샘플링 주파수에 따른 신 호 품질 열화를 Error Vector Magnitude (EVM)을 통해서 분석하였다.

Analysis of Signal Quality Degradation with Phase Noise

Jewon Lee*, Joon-Young Jung, Sang-Uk Lee, Yoola Hwang

One of the most important metrics in a phase locked loop (PLL) is phase noise. The phase noise is an indicator of carrier frequency stability in the frequency domain. The phase noise is modeled as a noise spectrum that spreads out to either side of the carrier frequency signal as a result of phase jitter. The phase noise can be modeled in the following ways. A single side band (SSB) phase noise power density is generated by using the phase noise level. The units of the generated SSB phase noise power density is dBc/Hz, which needs to be converted to a linear scale. The complex additive white Gaussian noise (AWGN) is then generated and multiplied with the linearly scaled SSB phase noise power density and generated in the negative frequency domain so that it is symmetrical to the result. After removing the DC component, an inverse fast Fourier transform (IFFT) can be performed to generate the phase noise in the time domain. In this paper, a phase noise modeling method is presented and the signal quality degradation as a function of phase noise level and sampling frequency is analyzed through error vector magnitude (EVM).

Keywords: phase loop lock, phase noise, error vector magnitude

Speaker 이제원* 한국전자통신연구원