SA - Phase Plane

SA - Phase Plane, измерение углов.

По традиции, прежде чем работать с каким либо инструментом, не важно, SA это или какая другая программа, нужно все проверить на гарантированно известных сигналах, имеющих абсолютно точно известные параметры. Желательно конечно такие сигналы синтезировать с помощью программ которые не вызывают сомнений, и которые так же проверены. Слепая, ничем не обоснованная вера приводит к серъезным ошибкам в выводах, к разногласиям в дискуссиях и прочим не хорошим явлениям.

Для проверки режима Angles в SA, можно взять какой либо известный сигнал(плохая идея) или синтезировать в том же OCG один канал с нужной манипуляцией. Я предпочитаю синтезированные сигналы, так как гарантируется все, включая и отсутствие искажений приемных трактов и среды распространения сигналов, кроме того для контрольных тестов нужны эталонные сигналы.



Нам все равно какая будет у синтезированного сигнала тактовая частота и частота несущей, сейчас это не важно. Синтезируем например, такой сигнал PSK-8 и проверим, что показывает SA в режиме измерения углов.



Все достаточно убедительно и правильно, но есть один нюанс о котором нужно знать.

Синхронизация по частоте несущей, которую обеспечивает PLL в SA, на самом деле, довольно активно компенсирует попытки отклонений несущего колебания, это задача любой системы PLL, и может искажать истинную картину распределения углов в сигнале.

PLL в SA имеет три режима:

Slow - это очень и очень мягкий режим, практически можно сказать, что он не влияет явно на распределение углов в созвездии, и для точных измерений, когда желательно исключить всякие возможные причины искжений вносимых SA, лучше использовать его.

Medium - так же достаточно "гуманный" режим удержания синхронизации, но предпринимаемые действия PLL гораздо активнее и эффективнее, уже не исключено принудительное удержание углов в нужных позициях которые определяются параметром n-Ary, это очень хорошо заметно на качественных сигналах с QAM модуляцией высоких порядков, да и на QAM-16 уже заметно дрожание точек, если n-Ary не соответствует 12 порядку, а установлен например в 4.

Quick - агрессивный режим работы PLL, в этом режиме она буквально "преследует" сигнал в малейших попытках отклониться от ожидаемого значения. Для измерения углов этот режим подходит меньше всего, так как отображаться будет не реальная картина в сигнале, а то, как PLL "хочет" это видеть и может обеспечить, причем в этом режиме если n-Ary не соответсвует реальной модуляции в сигнале, шансы пойти в "разнос" весьма велики, так как PLL начинает "удерживать" все, что под руку попадает. Зато если режим соответствует, то в случае больших расстроек, это позволяет очень быстро и эффективно выводит SA на рабочие позиции тактовых и несущих частот в сигнале, после чего можно переключится на Medium. Например я этим часто пользуюсь, если сигнал позволяет и есть такая необходимость.

Полностью отключить реакцию PLL на несущую можно, установив режим n-Ary равный 1. В этом случае PLL не предпринимает ни каких попыток следить за несущей сигнала, попытки удержать тактовую предпринимаются всегда(работает другая PLL), и минимизировать это влияние можно только до режима Slow, выключить нельзя.

На самом деле все режимы нужны, все они используются в решении практических задач, и выбор того или иного режима зависит от того, что именно интересует аналитика.

Стандартно измерение углов проводится или в режие Medium или Slow, результаты достаточно точные. В специальных, особых случах используется и Quick и полное отключение синхронизации по несущей, через n-Ary = 1.

Желающие могут провести измерения в сигнале a_test.wav в режиме Slow и убедится, что результат будет аналогичен предыдущему.

Таким образом вступительную часть и предварительную проверку нового инструмента можно считать законченной. Все работает правильно, результам можно доверять, нюансы работы модуля известны. Самое время приступить к реальным измерениям, на
реальных сигнлах.

Предлагаю рассмотреть один из каналов сигнала DIGTRX , который в свое время доставил нам не мало проблем с получением точных параметров модуляции.

Возьмем четвертый канал снизу. Сигнал весьма качественный, и семнадцатая гармоника дает классическую картину, что предполагает использование PSK-17, так же девятая гармоника дает что-то похожее на PSK-9 но сильно размытое, скорее всего 9 величина не точная, а близкая к ней.



Тем не менее, и в режиме Medium, и Slow, достаточно явно отображается на фазововой плоскости PSK-17, а в относительном режиме наблюдается устойчивая картина PSK-9 с довольно странным распределением точек.

Для выяснения деталей воспользуемся новой возможностью измерять углы в созвездии, и попытаемся понять, что же на самом деле представляет из себя модуляция в DIGTRX.

С учетом ранее написанного, постараемся исключить влияние SA на результат, так как нам нужна по возможности объективная картина.

Запустим Phase Plane на работу с n-Ary = 17 и режимом Medium, после достижения устойчивой синхронизации, перейдем в режим Slow, картина будет устойчива и в этом режиме, исключим работу PLL как возможный мешающий фактор установив n-Ary = 1, и включим отображение первой разности, так как в абсолютном режиме начнется хаос в связи с отсутствием синхронизации по несущей.

Включим режим Angles, и после набора достаточного количества данных проведем измерения, которые показывают очень интересную весьма запутанную картину.



Хорошо видно, что хотя углы, и симметричны относительно нулевого вектора, сами их значения принимают весьма экзотические величины, от максимального примерно в 45 градусов, до минимального в 28. Причем не наблюдается ни какой кратности между углами, ни в 360/17, ни в 360/8.5 как можно было бы ожидать.

Есть смысл посмотреть, что получается на фазовой плоскости в режиме n-Ary = 9. Там тоже достаточно любопытная картина, но так как режим Medium не справляется с задачами синхронизации по несущей, используем Quick. Заодно и проведем измерение углов, хотя здесь меньше всего ожидается каких либо сюрпризов, PLL всеми силами будет выдерживать "правильные" углы.



Как и ожидалось, углы "правильные" примерно 360/9 = 40. Зато точки напоминают маленькие треугольники, и это объясняет все! :)

Есть такой метод снижения пик-фактора сигнала как нелинейная компрессия, достаточно широко используется при QPSK модуляции, в прочем как видим не только. В общем виде, смысл метода в том, что в формируемый сигнал вносят строго дозированные контролируемые искажения, в виде заданного допустимого разброса амплитуд и фаз, это позволяет иногда значительно понизить пик-фактор, без существенного ухудшения помехоустойчивости. При этом как правило, обеспечивается совместимость с существующими демодуляторами.

Позиции точек созвездия при такой компрессии, занимают разрешенный ограниченный сектор, размеры которого зависят от параметров компрессии, что затрудняет анализ подобных сигналов, и иногда приводит к ложным выводам, например как в этом случае, может показаться, что используется дифференциальная PSK-17, в то время как это абсолютная PSK-9 и к сигналу применяется один из методов снижения пик-фактора.

Собственно в этом примере, измерение углов особых дивидентов нам не принесло, но тем не менее, достаточно точно определен разброс углов, минимальный угол и максимальный, так же определено, что углы имеют хаотический разброс, вообще и это уже очень не мало, так как раньше этого сказать было нельзя.

Другой не менее интересный сигнал, который мы рассмотрим, это DCF77. German standard of time and frequency. .

Легко обнаруживается и точно измеряется тактовая частота, примерно равная 646 Герц, это уже очень хорошой знак, так как без получения тактовой частоты анализ практически не возможен.

Попытки выяснить режим модуляции хотя и нельзя назвать безуспешными, PSK обнаруживается уверенно, но сказать точно без измерения углов, какой именно режим используется довольно проблематично. А для получения битового потока хоть с какими-то минимальными гарантиями, это крайне желательно.

Проблема в том, что используются всего две позиции фазы, угол между которыми определить без точных измеренией весьма затруднительно.

Частота несущей 1493 Герца видна и на сигнале, и хорошо визуализирована на второй, третьей, четвертой и т.д. гармониках, что достаточно странно.



На фазовой плоскости две точки, угол между которыми нас и интересует. Как решить эту задачу уже известно. Измерения можно проводить как в абсолютном режиме работы Phase Plane, так в и относительном. В относительном обычно измеряется или действительно относительная модуляция, или если по каким либо причинам созвездие не удается удержать неподвижно, такое бывает если точный порядок неизвестен или не определен, или нет синхронизации по несущей.



Как видно угол близок к 31-32 градусам, кроме того есть явная несимметрия которая не заметна на плоскости, но отлично видна на гистограмме. В тоже время в описании сигнала DCF77 говорится о +/- 13 градусной фазовой манипуляции, то есть отклонение фазы относительно нуля должно быть 26 градусов. Расхождение слишков велико, что бы им можно было пренебречь, оно составляет более 20%.

Мне кажется в описании стандарта ошибка, и реальная манипуляция +/- 15 градусов, что гораздо логичнее, так как получается "хорошая" кратность pi/12. В пользу этой версии говорят результаты измерения угла манипуляции на другой записи, где он так же близок к +/- 15.

В данной ситуации, когда у нас на руках сигнал, с двух разных приемников, и измерения показывают угол манипуляции +/- 15 градусов, гораздо больше оснований верить анализу, чем описанию. Хотя конечно, для утверждений, что в описании ошибки или неточность, двух записей явно не достаточно, и возможно такое значительное расхождение имеет под собой объективные причины.

Удачи. getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.