Материал: 670_Maglitskij_B.N._Otsenka_vlijanija_iskazhenij_i_pomekh_

сигнала на выходе корректора регенератора (рисунок 1.4). На глаз – диаграмме хорошо видна область («раскрыв»), в пределах которой должна производиться операция опознания сигнала для каждого из двух уровней решения (заштрихованная область на рисунке).

Наличие помех приводит к сокращению области раскрыва глаз – диаграммы по сравнению с идеальным случаем. Минимальное расстояние между центром и краями глаз – диаграммы служит мерой запаса помехозащищенности. Запас уменьшается как из-за искажений формы импульса, так и вследствие несовершенства самого процесса принятия решения. Первая причина приводит к уменьшению «раскрыва» глаз-диаграммы, а вторая – к перемещению точки принятия решения вдоль границ глаза. Возникающие вследствие двух указанных причин искажения принято подразделять на амплитудные и временные, соответствующие смещению точки принятия решения по вертикали и горизонтали.

Степень уменьшения «раскрыва» глаз – диаграммы по вертикали определяется результирующими искажениями, вызванными межсимвольными помехами, эхосигналами, изменениями амплитуды импульсов на входе регенератора, погрешностями порогов решающих устройств. В результате воздействий появляется вертикальная составляющая искажений глаз – диаграммы.

Временные искажения глаз – диаграммы, включающие несоответствие моментов решения их статическим значениям, учитываются обычно в смещении границ «глаза» по горизонтали.

ВАЖНО! Форма глаз – диаграммы зависит от формата цифрового сигнала и дает много информации о многих параметрах сигнала, в том числе и о джиттере сигнала.

Е0 – порог принятия решения; Тактовый интервал: промежуток времени от -Т0 до +Т0

Рисунок 1.5. – Глаз – диаграмма 3-х уровневого сигнала

11

Глаз – диаграмма удобна простотой применения и тем, что может применяться в любой системе с реальными данными. Для глаз – диаграммы не требуется наличие специального тестового сигнала, хотя, при желании можно использовать измерительный сигнал импульсного генератора.

К числу основных видов помех, ухудшающих раскрыв глаз – диаграммы, относятся:

–собственные помехи (тепловые шумы линий связи и усилительных устройств регенераторов;

–межсимвольные помехи (МСИ первого и второго рода), которые возникают за счет ограничений полосы частот как сверху (МСИ-1), так и снизу

(МСИ-2);

–импульсные помехи.

Анализ глаз - диаграммы позволяет определять значительное количество параметров формы импульсов:

–длительность и форму импульса;

–длительности переднего и заднего фронтов;

–длительность и форму импульса;

–длительности переднего и заднего фронтов;

–относительную ширину глаз диаграммы.

При оценке качества передачи сигнала конкретной ЦСП заданного уровня цифровой иерархии (стандарта, спецификации) удобно использовать маску (шаблон) глаз-диаграммы.

Маска глаз-диаграммы представляет собой некоторую эквивалентную зону принятия решения, границы которой строятся по заданным параметрам, соответствующим уровню тестируемой ЦСП.

Тестирование выполняется следующим образом: заданная маска накладывается на реальную, полученную в результате измерений глаз-диаграмму (большинство современных цифровых анализаторов позволяют выполнить данную операцию).

Если границы маски находятся внутри или совпадают с зоной раскрытия глаз-диаграммой, можно сделать вывод, о соответствии тестируемой ЦСП показателям качества заданного уровня цифровой иерархии (BER, джиттер) (рисунок 1.6).

12

Рисунок 1.6. – Пример маски глаз – диаграммы

В противном случае требуется проведение дополнительных мероприятий, уменьшающих искажения формы сигнала ЦСП при передаче по линейному тракту.

При наложении маски на полученную глаз – диаграмму также учитывается не только соответствие раскрытия глаз-диаграммы, но и ограничения на максимальные отклонения от среднего уровня.

На рисунке 1.7 приведен пример компьютерной имитации глаз – диаграммы.

Рисунок 1.7. – Глаз – диаграмма сигнала NRZ (компьютерная имитация)

1.2.3. Сигнальное созвездие

Удобным средством анализа характеристик, модулированных сигналов является отображение их с помощью полярных и квадратурных диаграмм в ви-

де сигнальных созвездий.

13

1.2.3.1. Полярные диаграммы

При модуляции несущего колебания изменению могут быть подвергнуты такие его параметры как амплитуда, фаза и частота. При простых видах модуляции модулирующее сообщение изменяет только один параметр. При комбинированных видах модуляции одновременно могут изменяться амплитуда и фаза несущей.

Наиболее простой способ отображения амплитудно-фазовых соотношений модулированного сигнала – это полярная диаграмма. При построении полярной диаграммы несущая является опорным элементом, относительно которого отсчитывается угол фазового сдвига и изменение уровня модулированного сигнала. Модуль радиус-вектора, исходящего из центра окружности (начала координат), характеризует относительный уровень элементарного сигнала, а угол наклона между радиус-вектором и некоторым начальным радиусом – текущий фазовый сдвиг. Примеры полярных диаграмм, показывающих характерные изменения значащих параметров для амплитудной модуляций, приведены на рисунке 1.8.

Фазовый угол

в)

Рисунок 1.8. – Примеры полярных диаграмм

14

Отображение сигнала s(t) на полярной диаграмме соответствует его "замораживанию" во времени, когда фиксируются только амплитуда сигнала А и его начальный фазовый сдвиг θ.

При амплитудной модуляции переход между значащими позициями (М1 и М2) осуществляется по прямой линии (кратчайшему расстоянию) между ними (а). При фазовой модуляции – по дуге окружности (б). Соответственно изменяются либо уровень, либо фазовый сдвиг модулированного сигнала. При совместной амплитудно-фазовой модуляции переход осуществляется по прямой линии, связывающей точки с различными фазовыми углами (в).

1.2.3.2. Сигнальные созвездия

Современные модуляторы для цифровых систем передачи строятся, как правило, по квадратурной схеме. В таком модуляторе выходной сигнал образуется суммированием двух различных модулированных сигналов, несущие которых имеют между собой фазовый сдвиг 90°. Входы двух модулирующих сигналов квадратурного модулятора обозначаются I и Q:

I (синфазный) относится к каналу, в котором начальный фазовый сдвиг несущей принимается равным 0°, Q – к каналу, несущая в котором сдвинута на 90°.

Для адекватного отображения пространства сигналов на выходе квадратурного модулятора полярные диаграммы преобразуют в прямоугольную систему координат, в которой по горизонтальной оси I откладывают уровень сигнала в синфазном канале, а по вертикальной оси Q – уровень сигнала в квадратурном канале. Все остальные построения соответствуют полярной диаграмме с учетом того, что ось I символизирует нулевой фазовый сдвиг, а ось Q – сдвиг на 90°. Проекции вектора сигнала на оси I и Q рассматривают как его квадратурные компоненты. Рисунок 1.9а поясняет переход от полярной диаграммы к квадратурной, а полная квадратурная диаграмма для QPSK показана на рисунке

1.9б.

Рисунок 1.9. – Переход от полярной системы координат к квадратурной

15