В предыдущих статьях рассматривались виды модуляций амплитудная и фазовая, спектр действительного сигнала, рекомендую почитать статью.
Сигнальное созвездие и векторная диаграмма
Диаграмма сигнального созвездия или просто “созвездие” (Constellation Diagram, Constellation ) показывает положение символов на комплексной плоскости только в момент времени принятия решения о принятом символе.
Векторная диаграмма показывает перемещение вектора на комплексной плоскости от символа к символу. Существует разное отображение векторов на плоскости. Созвездие это одно из них. Для примера диаграмма ниже.
Каждая точка это, то место, где заканчивается вектор. Линия это тоже, то место, где заканчивается вектор. Чем они отличаются? Когда мы строим звездную диаграмму, мы берем значение сигнала, только в определенный момент времени. Это те моменты времени, когда мы должны брать выборку сигнала и принимать решение, о том, какой символ у нас был передан.
Оценка качества приема по звездной диаграмме
Что мы можем увидеть по созвездию, какие есть вредные факторы?
На картинке выше, слева показана идеальная диаграмма, для QAM16. Число 16 говорит о том, что у нас 16 точек в созвездии, а QAM квадратурно-амплитудная модуляция. Квадратурная, потому что мы каждое значение сигнала, амплитуды и фазы задаем через координаты в виде двух квадратур I и Q. Если появился постоянный фазовый сдвиг, то созвездие повернулось. Каждый вектор повернется на один угол.
Теперь рассмотрим частотный сдвиг.
Например, принимая сигнал, до конца не восстановили частотную синхронизацию, есть ошибка, что будет с созвездием? Если есть частота, то вектор будет вращаться с этой частотой. Мы будем наблюдать, что всё созвездие начнет вращаться (картинка выше).
Справа на картинке, влияние белого шума на сигнал. Из-за шума, вектор начнет расползаться относительно своего начального положения. В разный момент времени у вектора разная амплитуда и фаза.
Рассмотрим влияние флуктуаций на сигнал. Флуктуация это случайное изменение.
Фазовая флуктуация, дрожание во времени, то по часовой, то против часовой. Если видим такую картину, как на рисунке выше, то можем сказать, что ФАПЧ в схеме работает не корректно.
Амплитудные флуктуации, вектор дрожит вдоль вектора, т.е. изменяется только амплитуда. Это может быть из-за АРУ (автоматической регулировки управления) в схеме, она не правильно работает.
Вопрос! Что будет со звездной диаграммой, если пропустим сигнал через нелинейный усилитель мощности? Характеристика показана на графике ниже, амплитуда входного и выходного сигнала.
Сначала идет линейный участок, потом характеристика ближе к напряжению питания начинает загибаться. Чем больше амплитуда входного сигнала, тем сильнее сигнал сжимается в области высоких амплитуд. Как это проявилось бы на звездной диаграмме?
Сигналы имеют разные амплитуды. Было прямоугольное созвездие, но потом, точки которые с большими амплитудами, они прижались к центру. Наибольшее искажение получили точки, которые находятся в углу, потому что у этих точек была наибольшая амплитуда.
Зачем нужны круглые созвездия? Если есть необходимость пропускать сигнал через нелинейный усилитель, а нелинейный усилитель обладает большим КПД. Используют круглое созвездие, потому что все точки, находящиеся на одной окружности, испытывают равное искажение. В отличии от тех созвездий, которые имеют прямоугольную форму.
