«Приборы и технологии»

Цифровая модуляция с программным обеспечением "Modular" от Tabor Electronics Ltd

Компания Tabor Electronics (Израиль) выпустила новый программный продукт для серии генераторов Wonder Wave — программное обеспечение "Modular" (далее — ПО Modular), которое позволяет создавать и формировать сигналы с цифровой модуляцией с помощью генераторов специальной формы серии Wonder Wave. В статье приведены основные характеристики ПО Modular и области его применения.

В сфере радиоэлектроники все 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 надежные способы передачи информации. Цифровая модуляция применяется повсеместно: в спутниковой связи, в теле - и радиовещании, в сотовой телефонии, в системах навигации и других приложениях. ПО Modular способствует расширению области применения цифровых генераторов и формирование цифровых сигналов (рис.1).

Рис. 1. Структурная схема цифровой модуляции формата I/Q

ПО Modular подходит ко всей серии генераторов сигналов произвольной формы серии Wonder Wave: WW5061/62/64, WW1071/72/74, WW2571A/72A, WW2074 и WW1281A. Модели с литерой "A" появились недавно. Они имеют встроенный частотомер, модернизированный генератор импульсов и ряд дополнительных функций, в том числе расширенный набор цифровой модуляции.

Цифровая модуляция в своей основе несет передачу дискретного сигнала путем 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 обеспечивают новое ПО Modular.

Новое ПО Modular предоставляет пользователю следующие возможности:

" выбор полосы частот несущей основного сигнала и модулирующих сигналов I и Q,

" выбор количества несущих в общем сигнале, где для каждой несущей может быть задан свой набор параметров,

" создание пользовательской карты символов с мощным инструментарием по редактированию и настройке,

" использование разнообразных схем модуляции типа: BPSK, QPSK, OQPSK, ?/4-DQPSK, QAM16, QAM32, QAM64, QAM128, QAM256, QAM1024, 8PSK, O-8PSK, 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 и учитывая 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, при этом 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 (рис.2),

Рис. 2а. Пример формирования нелинейного искажения

Рис. 2б. Фазовая диаграмма с "созвездиями"

" поддержка различных интерфейсов для связи с компьютером — GPIB, USB и Ethernet (TCP/IP),

" экспорт и сохранение данных в различных форматах.

Пользователю предоставляется простой и доступный интерфейс управления, где все основные функции меню выполнены отдельными графическими кнопками-символами (рис.3).

Рис. 3. Панель управления

В главном окне программы (рис.4) отображаются основные настройки и информация о сигнале, а также тип модуляции. Пользователю предоставляется возможность редактирования основных параметров, настройки 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.

Рис. 4. Главное меню программы

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 позволяет использовать генераторы серии Wonder Wave для проверки различных компонентов, блоков и узлов в современных системах беспроводной передачи сигналов.

Система анализа сформированного сигнала построена таким образом, чтобы предоставить пользователю наибольшую информацию о сформированном сигнале. Она предоставляет различные методы анализа, применяющиеся в современных измерительных приборах.

Окно анализа сигнала показано на рис.5.

Рис.5. Окно анализа

В этом окне представлена информация о типе модуляции, выбранном фильтре полосы пропускания, частоте сигнала, вносимых искажениях и прочих основных параметрах, причем не только в виде данных, но и визуально, как если бы мы наблюдали их с помощью измерительного прибора, например, векторного анализатора спектра. Визуальному анализу и всевозможным методам анализа сформированного сигнала уделена очень большая часть в программе. С помощью функций продвинутого анализа можно оценить сконфигурированный сигнал всеми известными на сегодняшний день методами, применяющимися в измерительной аппаратуре. Перечислим эти методы:

" фазовая диаграмма с "созвездиями" (рис.6) показывает состояние фазы и амплитуды векторного сигнала, которому соответствует символ в двоичном коде. На диаграмме также видны переходы между фазами сигнала с учетом выбранного фильтра,

Рис. 6. Фазовая диаграмма с "созвездиями"

" временная развертка (рис.7) — график сигнала в реальном времени наглядно показывает скачки амплитуды и фазы сигнала,

Рис. 7. Временная развертка

" гистограмма статистического распределения сигнала (рис.8) позволяет наиболее наглядно визуально оценить качество передачи информации, что особенно полезно в очень сложных многоканальных сигналах передачи информации типа W-CDMA — имеется функция настройки гаммы изображения, что позволяет пользователю получать желаемый серый тон для лучшего визуального наблюдения,

Рис. 8. Гистограмма статистического распределения сигнала

" глазковая диаграмма (рис.9) представляет собой "осциллограмму" аналогового демодулированного сигнала, построенную при длительности "прямого хода развертки", равной одному биту, и бесконечном "времени послесвечения экрана" (отдельно приводятся диаграммы для действительной и мнимой части сигнала),

Рис. 9. Глазковая диаграмма

" комплементарная интегральная функция распределения (функция CCDF, рис.10) — график показывает отклонение от идеального распределения амплитуд сигнала QAM.

Рис. 10. Комплементарная интегральная функция распределения

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 двух выходах или модулированного сигнала на одном выходе. Генераторы серий WW 2571A и 2572A с низким коэффициентом ошибок 0,5% идеально подходят для тестирования различных приемно-передающих устройств. Мультиканальные генераторы с опцией цифровой модуляции могут применяться для тестирования современных систем связи, где для синтезирования сигнала используется три 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.