​ 在正常传输时,接收机处于稳态,而当发送大量相同符号时,接收机内部的核心算法(如载波恢复、定时恢复、自适应均衡)失去了激励,导致跑飞。

​ 在该情况下,算法失效后残留的误差信号被当成了噪声,导致测得信噪比骤降。因为偏差是固定的或缓慢变化的,它没有跨越判决边界,所以 BER 变化不大。具体原因可以从以下三个核心环节来剖析:

1. 自适应均衡器

  • 正常情况:自适应均衡器(如 LMS、RLS、CMA)依赖符号之间的跳变来更新抽头系数,从而抵消信道的多径效应(ISI)。
  • 发送相同符号时:输入信号变成了恒定值。此时,均衡器的输入自相关矩阵变成了奇异矩阵,算法失去了更新的方向。
  • 后果:均衡器的系数可能会迅速发散,或者卡在错误的值上。当它把错误的系数应用到信号上时,不仅没有消除多径干扰,反而把信道噪声和 ISI 放大了几十倍。这多出来的误差能量,在计算 SNR 时就被当成了噪声,导致 SNR 暴跌。

2. 载波同步环失锁

  • 正常情况:Costas 环等载波恢复算法,需要依靠星座点的相位旋转/跳变来产生误差电压,从而纠正频偏和相偏。
  • 发送相同符号时:星座点静止不动,误差电压趋近于 0。
  • 后果:如果信道本身存在微小的频偏(比如多普勒频移或本振漂移),环路此时无法纠正这个频偏。接收端的本地载波和发送端载波的频率差会导致相位持续旋转。星座图会从一个清晰的点变成一个圆环或散乱的云。这种相位旋转带来的巨大误差,同样会被算作噪声,导致 SNR 严重下降。

3. 定时同步丢失

  • 正常情况:Gardner 等定时误差检测算法,需要利用相邻符号的幅值/相位跳变来判断当前的采样点是否偏离了最佳时刻。
  • 发送相同符号时:没有跳变,定时误差信号输出为 0。
  • 后果:如果此时存在时钟频偏,采样点会慢慢偏离最佳时刻(从眼图的“眼睛”中心滑向边缘)。采样时刻一旦偏移,信号幅度下降,ISI 急剧增加,SNR 自然随之暴跌。

建议

​ 在实际通信系统中,绝对不要在数据段连续发送相同的符号。请务必:

  1. 在数据前后加上扰码,打乱数据。
  2. 在数据流中周期性插入导频或已知的跳变符号,防止失锁。
  3. 如果是为了测试极限性能,请确保在发送相同符号前,接收机已经处于完美的锁定状态,并且信道完全没有频偏和时变特性。