Цифровая модуляция с ПО «Modular» компании Tabor Electronics

Цифровая модуляция с ПО «Modular» компании Tabor Electronics Ltd.
С.А. Корнеев, ЗАО «Прист»
Компания Tabor Electronics (Израиль) выпустила новый программный продукт для серии генераторов Wonder Wave –
программное обеспечение «Modular», которое позволяет создавать и формировать сигналы с цифровой модуляцией с
помощью генераторов специальной формы серии Wonder Wave. В статье рассматриваются основные характеристики
данного программного обеспечения и области его применения.
В сфере радиоэлектроники всё большее применение находит цифровая модуляция радиосигналов. Цифровая модуляция
применяется во многих областях, в том числе цифровом радио- и телевещании, компьютерных технологиях, связи (модем,
радио, оптоволокно). Однако наибольшее применение цифровая модуляция получила в системах беспроводной связи.
Современные системы связи используют цифровые методы кодирования и модуляции как наиболее эффективные и надёжные
способы передачи информации. Цифровая модуляция применяется повсеместно: в спутниковой связи, в теле-радиовещании, в
сотовой телефонии, в системах навигации и пр. Поэтому, программное обеспечение «Modular» призвано расширить область
применения цифровых генераторов и добавить к их возможностям формирование цифровых сигналов.
Программное обеспечение «Modular» подходит
ко всей серии генераторов произвольной формы
серии Wonder Wave: WW5061, WW5062, WW5064,
WW1071,
WW1072,
WW1074,
WW2571A,
WW2572A, WW2074 и WW1281A. Напомним, что в
серии недавно появились новые модели – с литерой
«A», которые имеют встроенный частотомер,
модернизированный генератор импульсов и ряд
дополнительных
функций,
в
том
числе
расширенный набор цифровой модуляции.
Цифровая модуляция в своей основе несёт
передачу дискретного сигнала путём переноса
кодированной информации на основную несущую
частоту (непрерывное колебание). При этом
основная несущая моделируется по тому или иному
закону,
согласно
используемому
стандарту
передачи данных.
Большое
разнообразие
стандартов
в
современных
системах
связи обуславливает
широкий спектр видов цифровой модуляции,
которые и обеспечивает новое программное
обеспечение «Modular».
Итак, рассмотрим, какие же возможности
предоставляет пользователю новое программное
обеспечение:







Выбор полосы частот несущей основного
сигнала и модулирующих сигналов I и Q.
Выбор количества несущих в общем
сигнале. Для каждой несущей может быть
задан свой набор параметров.
Создание пользовательской карты символов
с мощным инструментарием по
редактированию и настройке.
Рисунок 1 – Блок-схема цифровой модуляции формата I/Q
Использование разнообразных схем
модуляции типа: BPSK, QPSK, OQPSK, π/4-DQPSK, QAM16, QAM32, QAM64, QAM128, QAM256, QAM1024, 8PSK, O8PSK, 8-VSB, 16-VSB, GMSK, FSK, AM, FM и PM.
Создание DVB-C канала, составление программы сигналов для испытания компонентов и эмуляции головного узла
сети.
Создание сигналов формата DSSS (код Баркера) для стандарта LAN IEEE802.
Синтезирование сигнала в коде CDMA (IS95) и W-CDMA (стандарты передачи данных IMT2000, UMTS), получая
сигнал со спутника, включая любой номер пилота, пользователя и канала синхронизации. Все параметры
настраиваются индивидуально для каждого канала. Компрессионный сигнал может применяться для передачи
информации через спутник (по высокоскоростному стандарту UMTS)





Использование разнообразных способов модулирования сигналов: разработанные пользователем схемы, загрузка из
файла, задание последовательностей символов, использование различных фильтров полосы немодулированных частот
и карты символов.
К любому сигналу можно применить линейные искажения, которые включают в себя квадратурную ошибку, разбаланс
квадратуры и постоянное смещение несущей.
Добавление к сигналу нелинейных искажений типа AM/AM и AM/PM.
Поддержка различных интерфейсов для связи с компьютером: GPIB, USB и Ethernet (TCP/IP).
Экспорт и сохранение данных в различных форматах.
Рисунок 2 – Пример формирования нелинейного искажения
и фазовая диаграмма с «созвездиями».
Пользователю предоставляется простой и доступный интерфейс управления, где все основные функции меню выполнены
отдельными графическими кнопками-символами:
Рисунок 3 – Панель управления
Основное окно программы представлено на рис.4. Здесь отображается основная информация о сигнале, типе модуляции и
основные настройки. Далее пользователю предоставляется возможность редактирования основных параметров, настройка
выходов и т.д.
Программа предоставляет широкий набор функций по формированию сигналов, включая задание частоты дискретизации,
числа каналов, настройки длины памяти, выбор фильтра полосы пропускания, начальной фазы и т.д. Генераторы могут
использоваться для формирования немодулированных сигналов (IQ), модулированных сигналов низкой частоты IF или
высокой частоты RF. Для этого в программе предусмотрен выбор типа сигнала на каждом из каналов генератора. Это
обеспечивает генераторам серии Wonder Wave использование для проверки различных компонентов, систем и узлов,
использующихся в современных системах беспроводной передачи сигналов.
Система анализа сформированного сигнала построена таким образом, чтобы предоставить пользователю
наибольшую информацию о сформированном сигнале, предоставляя для этого различные методы анализа,
применяющиеся в современных измерительных приборах. Окно анализа сигнала показано на рис. 5.
Рисунок 5 – Окно анализа
Информация о типе модуляции, выбранном фильтре полосы пропускания, частоте сигнала, вносимых искажениях и прочих
основных параметрах представлена в этом окне, причём не только в виде данных, но и визуально, как если бы мы наблюдали
их с помощью измерительного прибора, скажем векторного анализатора спектра. Визуальному анализу и всевозможным
методам анализа сформированного сигнала уделена очень большая часть в программе. С помощью функций продвинутого
анализа, возможно оценить сконфигурированный сигнал всеми известными на сегодняшний день методами, применяющихся в
измерительной аппаратуре. Перечислим эти методы:
Фазовая диаграмма с «созвездиями»
Временная развёртка
Созвездие показывает состояние фазы и амплитуды
векторного сигнала, которому соответствует символ в
двоичном коде. На диаграмме также видны переходы между
фазами сигнала с учётом выбранного фильтра
График сигнала в реальном времени наглядно показывает
скачки амплитуды и фазы сигнала
Гистограмма
Глазковая диаграмма
Гистограмма статистического распределения сигнала
позволяет наиболее наглядно визуально оценить качество
передачи информации. Это особенно полезно в очень
сложных сигналах типа многоканальных сигналов передачи
информации типа W-CDMA.
Здесь имеется функция настройки гаммы изображения. Это
позволяет пользователю получать желаемый серый тон для
лучшего визуального наблюдения.
Глазковая диаграмма представляет собой “осциллограмму”
аналогового демодулированного сигнала, построенную при
длительности “прямого хода развёртки”, равной одному биту,
и бесконечном “времени послесвечения экрана”. Отдельно
приводятся диаграммы для действительной и мнимой части
сигнала.
Функция CCDF
Комплементарная интегральная функция распределения.
График показывает отклонение от идеального распределения
амплитуд сигнала QAM.
Разнообразие типов генераторов Wonder Wave позволяет подобрать подходящий генератор для решения любой задачи.
Для изучения основ цифровой модуляции и подготовки специалистов по беспроводным системам наиболее подходит серия
генераторов WW 5061/2 и 1071/2 с опцией ПО «Modular». Другой областью применения для генераторов служит формирование
комплексных немодулированных сигналов I и Q на 2-х выходах или модулированного сигнала на одном выходе. Генераторы
серий WW 2571A и 2572A с низким коэффициентом ошибок 0,5 % идеально подходят для тестирования различных приёмнопередающих устройств. Мультиканальные генераторы с опцией цифровой модуляции могут применяться для тестирования
современных систем связи, где для синтезирования сигнала используется 3 полосы немодулированных частот (стандарт
EDGE), а также в системах, где для формирования единого потока данных используется одновременная подача нескольких
сигналов. Генераторы WW 1281/2 A используются для тестирования высокоскоростных систем передачи данных.