Конференция МАИИ | Новосибирский государственный;pdf

Sergey Dinges. www.rfdesign.ru
Цифровая модуляция. Основы
Векторное представление модулированного сигнала
Реальное
положение сигнальной
точки в момент принятия
решения
Идеальная
сигнальная
точка
созвездия
Q
Sq
S
Вектор
ошибки
При векторном представлении сигналов,
зачастую
называемом
квадратурным
представлением,
они
характеризуются
величинами квадратурных компонент Si
и Sq на фазовой IQ плоскости, часто
называемой фазовой диаграммой, что
иллюстрирует рисунок.
I
Si
Квадратурные
компоненты
сигнала S
Траектория
перемещения
сигнальной точки
при модуляции
Амплитуда
вектора сигнала
(пропорциональна
мощности элементарной
РЧ посылки)
Для векторном формировании и анализе
сигналов каждая из квадратурных компонент
Si и Sq представляется определенным
количеством
отсчетов
(выборок)
на
символ
SpS
(Samples
per
Symbol)
квадратурных IQ компонентов.
Векторная диаграмма
Векторная диаграмма (Vector Diagram), называемая
иногда фазовой или полярной (Polar Diagram),
непрерывно во времени отображает перемещение
сигнальной точки на фазовой I/Q плоскости для
нескольких смежных символов. Другими словами, на
векторной
диаграмме
можно
увидеть
мгновенные
значения амплитуды и фазы сигнала (квадратурных
компонент) в любой произвольный момент времени.
При
этом
можно
наблюдать
поведение
вектора
промодулированного сигнала для нескольких символов,
т.е. траектории сигнальной точки.
Сигнальное созвездие
На диаграмме сигнального созвездия или
просто «созвездии» (Constellation Diagram,
Constellation)
для
каждого
символа
отображается
только
одна
точка,
соответствующая
положению
сигнальной
точки в момент принятия решения (Decision
Point).
Процесс модуляции при использовании отсчетов
квадратурных компонент с количеством выборок
SpS=4
для
сигналов
без
предмодуляционной
фильтрации и с фильтрацией (плавные траектории:
BPSK
MSK,GMSK
QPSK
1 бит/символ
Sбит = Sсимв
1 бит/символ
Sбит = Sсимв
2 бит/символ
Sсимв = 1/2 Sбит
8PSK
PI/4 DQSK
3 бит/символ
2 бит/символ
Sсимв = 1/3 Sбит Sсимв = 1/2 Sбит
16PSK
EDGE
4 бит/символ
3 бит/символ
Sсимв = 1/4 Sбит Sсимв = 1/3 Sбит
16QAM
32QAM
64QAM
4 бит/символ
Sсимв = 1/4 Sбит
5 бит/символ
Sсимв = 1/5 Sбит
6 бит/символ
Sсимв = 1/6 Sбит
Модуляция. М1
Sergey Dinges. www.rfdesign.ru
Цифровая модуляция. Основы
Решетчатые диаграммы (Trellis diagram)
Решетчатые диаграммы, называемые иногда в
отечественной
литературе
фазовыми
траекториями или треллис диаграммами –
это
еще
одна
форма
отображения
модулированного сигнала во временной
области.
На решетчатой диаграмме (Trellis
diagram)
по
вертикальной
оси
Y
откладывается фаза символа, по оси X
отображается время с дискретизацией по
длительности
символа
Tc.
Такое
представление позволяет оценить общую
картину фазовых переходов для различных
символов.
Для некоторых сигналов, в частности для GMSK, решетчатая диаграмма является наиболее
информативным инструментом, позволяющим судить о качестве сигнала и работе
модулятора. Это связано с тем, что векторная диаграмма такого ЧМ сигнала представляет
собой окружность, а сигнальное созвездие, строго говоря, отсутствует, так как решение
принимается при оценке направления вращения вектора сигнала. Поэтому другие виды
отображения не дают достаточно информации для оценки качества MSK сигналов и устройств.
Спектральное представление модулированного сигнала
В общем случае спектр модулированного сигнала цифровой системы связи имеет
один главный лепесток, расположенный на частоте рабочего (выделенного)
канала и несколько боковых лепестков, как это в общем виде показано на рисунке
ниже.
S(f),
дБ
Полоса Найквиста
(Nyquist Minimum
Bandwidth)
D,
дБн
F
f, Гц
fc
Уровень боковых лепестков при измерениях, как и уровень любой части спектра,
оценивается по отношению к главному лепестку в децибелах D, дБ или в децибелах
относительно несущей дБн (в английском языке - dBc). При измерениях
обязательно указывается расстройка (сдвиг) по частоте в точке измерения
относительно несущей рабочего канала F, Гц. В зарубежной литературе уровень
спектральной составляющей различного рода указывается следующим образом: D =
23 dBc @ 100 Hz. Это означает: уровень составляющей равен 23 дБн при
расстройке 100 Гц.
Модуляция. М1