Особливості представлення цифрових сигналів (ЦС)

Мета: вивчення методів представлення цифрових сигналів у вигляді діаграм

Відмінність цифрових сигналів від аналогових у тому, що параметри аналогових сигналів змінюються безупинно, а цифрові – дискретно. Ця особливість цифрових сигналів дозволяє використовувати їх аналізу специфічні методи. У методології ЦС стала вельми поширеною отримали спеціальні діаграми, що визначається дискретної природою сигналів. При проведенні вимірювань використовуються два класи діаграм: діаграми фізичних параметрів цифрового сигналу, до яких відносяться очкові діаграми, діаграми станів, а також алгоритмічні, до яких відносяться деревоподібні діаграми та різні види діаграми Трелліса.

Діаграми фізичних параметрів використовуються для аналізу як простих бінарних цифрових сигналів, так і складних сигналів сучасних цифрових телекомунікацій - багаторівневих (сигнали лінійного кодування ISDN та ін.), Модульованих сигналів (у радіочастотних системах передачі та системах радіозв'язку). Алгоритмічні діаграми використовуються для аналізу сигналів диференціальних модуляцій та сучасних алгоритмів кодування інформацій.

^ Очкові діаграми (ГД)

Для аналізу параметрів ЦС використовуються глазкові діаграми, як під час проведення лабораторних вимірів (системне устаткування), і експлуатаційних. ГД є модифікацією осцилограм з тією різницею, що використовують періодичну структуру ЦС. Для побудови дворівневої глазкової діаграми цифровий бітовий потік подається на осцилограф, а синхронізація зовнішньої розгортки проводиться від потоку бітового з частотоюfb. при побудові багаторівневих діаграм сигналповинен проходити, через багаторівневий конвертер, а синхронізація проводиться від символьного потоку з частотоюfs (рис 7). Для калібрування глазкової діаграми сигнал часто подають в обхід фільтра, що обмежує діапазон сигналу. І тут виникає діаграма як прямокутника (рис. 8 зліва). Фільтр, що обмежує смугу сигналу, що передається, вносить істотні зміни у форму імпульсу, в результаті чого виникає діаграма у вигляді «стандартного ока» (рис.8 праворуч «бінарне око»). ГД використовують періодичну структуру ЦС.

Малюнок 7 - Структурна схема вимірювання глазкової діаграми

Процес формування діаграми цифрового бінарного сигналу без фільтрації і з фільтрацією на смугу, що передається (рис 7) дозволяє реально продемонструвати процес формування ГД. Реальна осцилограма сигналу (наприклад, дворівневого ЦС) «розрізається» посимвольно відповідно до тактових імпульсів синхрогенератора, а потім ГД «складається» з отриманих шматків. В ідеальному випадку за відсутності ланцюгів фільтрації в результаті такого додавання вийде квадрат "квадратне око" (представлений на рис 7 внизу зліва). Але ГД реального сигналу значно відрізняється від квадрата, оскільки містить складові наростання та спаду фронтів імпульсу ЦС, прямокутний імпульс має форму дзвону. В результаті виходить діаграма схожа на око (на рис 8 внизу справа)

Малюнок 8 - Глазкова діаграма сигналів з фільтрацією та без фільтрації

Дослідження ГД дозволяє провести детальний аналіз ЦС за параметрами безпосередньо пов'язаними з формою хвильового фронту: параметра міжсимвольної інтерференції (ISI), джиттера (тремтіння) передачі даних і джиттера з синхронізації.

Приклад очкової діаграмипредставлений малюнку 9.

Рисунок 9 - Глазкова діаграма цифрового сигналу, що проходить через фільтр з коефіцієнтом обмеження спектра =0,3 (комп'ютерна імітація)

Траса дворівневого сигналу на ГД у точках часу, що відповідає точкам відліку, проходить точно через нормовані значення -1, +1. Отже, ISI (міжсимвольна інтерференція) на малюнку 8 відсутня. У той же час різні траси перетинаються з тимчасовою віссю в різні часові рамки. Максимальна ширина області перетину з тимчасовою віссю визначається як пікове фазове тремтіння абоджиттер передачі даних Djpp. Джиттер передачі даних зазвичай вимірюється в одиницях часу або як відношення до інтервалу передачі символів Djpp/Ts . Джиттер ПД є наслідком обмеженої лінії каналів.

^ Діаграми станів.

Діаграми станів є діаграми в полярних координатах з накопиченням, ЦС проходить на діаграмі станів характерні для нього точки. Цифрова форма сигналу визначає точкову структуру діаграми станів сигналу. Для кожного типу модуляції діаграма своя і несе інформацію про параметри тракту в цілому, роботу модемів, еквалайзерів і т.д.

^ Алгоритмічні діаграми

При аналізі процесів кодування та аналізі диференціальних методів модуляції, в яких передача цифрової інформації здійснюється не сигналом, а зміною одного сигналу іншим, необхідно уявити про динаміку зміни станів сигналу. Для цього використовують діаграму Трелліса, яка є модифікацією діаграми станів. На ній з'являється крім станів ЦС і траєкторія змін станів

^ Методологія вимірювань параметрів цифрових каналів

Чи не знайшли те, що шукали?Скористайтеся пошуком:

---