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数字调制信号分析解决方案


  来源: 安立通讯科技Anritsu 时间:2022-03-22 编辑:清风
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上回在《高性能信号记录和回放解决方案》中先容了使用便携式信号分析仪FieldMaster Pro MS2090A如何在现场录制并还原复杂调制信号。本文将从探讨数字调制信号分析的基本定义开始,先容数字调制信号的产生和分析过程以及分析方法,最后先容如何使用安立提供的信号分析工具MX280005A Vector Signal Analysis ,方便灵活的分析复杂的数字调制信号的特征参数。


调制信号按照调制信号类型分为模拟(电压)和数字(编码)两种。不论是模拟调制还是数字调制信号分析,为了全面分析他们的各项参数,需要在不同测量域中分析。例如在频域,分析信号的带宽、谐波、功率等参数;在时域,分析信号的包络特征、时间参数,抖动等;在调制域,分析信号的幅度/相位误差、误码率等参数。数字调制信号的产生(调制)和分析(解调)离不开I (In phase) 和 Q(Quadrature),下面将对IQ的产生和分析做个简单先容。


什么是IQ?


IQ调制是数字调制信号常用的实现方式。数字编码是数字调制信号的调制对象,在调制前,需要将基带信号进行数字编码[1]后输出两路正交的I和Q数字信号。再经过基带滤波器(脉冲成形滤波器),以及IQ调制器,将两路并行的正交数字信号调制为一路串行的数字信号,经过DAC变换后,再上变频到载波频率并通过天线发射传送出去。


图1数字基带IQ调制实现框图


经过DAC后的基带信号,具备了相位和幅度信息。类似模拟调制,数字编码的变化映射到矢量坐标系中(正交IQ坐标),用幅度、频率和相位三个基本要素表征信号的特征。而频率和相位,当时间为变量时,也建立起来关系图片得到调制信号的表达式:



数字调制信号对信号的幅度、相位或频率三要素的一种,或是多种同时进行调制。调制信号不是变化幅度或者相位,就是幅度和相位一起变化。因此,在IQ坐标中,数字基带信号(编码)的变化,会随着编码。


IQ坐标分别用I实部(横坐标)和Q虚部(纵坐标)表示,每个符号到坐标系原点的距离表示幅度,与横坐标的夹角表示相位。I路和Q路信号叠加后的幅度和相位映射到图上,形成符号的星座图显示。


图 2 IQ坐标(星座)表示基带信号(符号)的幅度、相位及频率的变化


例如PSK(Phase ShiftKeying)调制仅仅调制相位而幅度保持不变。而QAM(Quadarture AmplitudeModulation)调制, 是幅度和相位同时变化,可以携带更多的编码信息,16/32/64/256/1024/2056 QAM 等,实现宽带调制,因此在移动通信中较为常见。


图 3 PSK和QAM调制典型的IQ星座图


VSA通常采用基于App的接收机构架。VSA将I/Q数据重新采样,还原出信号的幅度,相位/频率信息。并根据所测量的信号参数,内建出标准参考信号进行比较测量,得到EVM等关键参数。


图4 信号接收机结构和VSA框架 (绿色)


调制域分析


数字调制信号的调制域分析,在不同的观测坐标系中,可以得到比特、符号、信道等特征参量。例如在星座图(Constellation)中从IQ坐标映射观测信号传输的相关特性,例如信道失真(符号串扰,叠加噪声等),以及I/Q基带失真(增益、相位、符号偏移等)。


图5 星座图IQ基带和信道失真参数 (上)


VSA通过输入的信号参数,内建标准参考信号,与输入信号(数字I/Q)作比较,得到和参考信号在相位(频率)和幅度上的误差,称之为EVM (ErrorVector Magnitude, 矢量误差),一般用dB或者%表示。EVM不仅能够表征发射信号的质量,也可以用来评估信号传播路径所叠加的噪声,以及干扰造成的影响。如下图所示,蓝色为实际发射信号的矢量坐标,绿色为参考信号矢量坐标,将两个坐标点相连的红线,表示它们之间的误差矢量,包括幅度和相位。

关键词:数字调制 信号分析 解决方案    浏览量:14197

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