Рекомендация мсэ-r sm. 1600-1 (09/2012) Техническая идентификация цифровых сигналов


Оценка внутренних параметров сигнала



Скачать 419.04 Kb.
страница3/5
Дата17.10.2016
Размер419.04 Kb.
1   2   3   4   5

2 Оценка внутренних параметров сигнала


После оценки внешних параметров сигнала, как это описано в разделе 1, следующим шагом идентификации цифрового сигнала является анализ характеристик во временной области (или внутренних) исследуемого сигнала. Для этого потребуется VSA или приемник контроля (или приемлемый анализатор спектра), способный выполнять запись I/Q. К внутренним параметрам сигнала относятся следующие:

– формат модуляции (то есть QPSK, QAM, GMSK, FSK, PSK);

– скорость модуляции; скорость модуляции часто называют скоростью в бодах;

a) Запись I/Q


– установить центральную частоту: VSA или приемник контроля должны быть центрированы по частоте, на которой, как известно, появится сигнал;

– установить ширину полосы: ширина полосы захвата должна быть установлена такой, чтобы включать полный сигнал, но не настолько широкой, чтобы захватывать соседний канал. Экран VSA или приемника контроля может использоваться для измерения центральной частоты и ширины полосы сигнала. Значения ширины полосы захвата, имеющиеся в современных VSA и приемниках контроля, лежат в пределах от 1 кГц до 160 МГц.

В случае узкополосных сигналов оператор должен использовать соответствующую установку ширины полосы, B. Приемлемые значения B составляют:

B = 100 Гц – 4 кГц (ширина полосы телеграфных или телефонных сигналов);

B = 15–45 кГц (излучение со средней шириной полосы).

Использовать значения типовой ширины полосы канала (B), которые представлены в таблице 3, плюс приемлемый запас (10–50%), допуская при этом постобработку с алгоритмами цифровой фильтрации и предварительного формирования сигналов.

Более широкая полоса захвата сигнала требует более сложных АЦП или цифровых осциллографов с процессорами сигналов. Рекомендуется использовать систему, в состав которой входят следующие компоненты:

– аналоговый или цифровой приемник с точно регулируемой центральной частотой, широким динамическим диапазоном и регулируемым усилением (50–60 дБ);

– фильтры, преобразователи групповых частот, аналого-цифровые преобразователи и устройства записи:

• 14-битовый или выше;

• частота дискретизации выше 4 дискретов на каждый символ с цифровой модуляцией;

• глубина хранения обеспечивает длительность записанного сигнала в несколько миллисекунд для широкополосных сигналов и несколько секунд для узкополосных сигналов.

Большинство используемых в связи современных цифровых сигналов имеют ширину полосы менее 20 МГц, хотя и существует ряд исключений2.
ТАБЛИЦА 3

Пример ширины полосы каналов распространенных цифровых сигналов


Тип сигналов

Ширина полосы канала

GSM

200 кГц

CDMA (IS-95)

1,25 МГц

CDMA2000

1,25 МГц (связывание каналов при 1xEx-DO Rev. B, C)

3GPP WCDMA

5 МГц

3GPP TD-CDMA

5 МГц

3GPP LTE

1,4; 3; 5; 10; 15; 20 МГц

WIMAX IEEE 802.16xxx

3,5; 5; 7; 8,75; 10; 20 МГц

TETRA

25 кГц; 50 кГц; 100 кГц; 150 кГц

WLAN и WIFI

22 МГц (IEEE 802.11b)

20 МГц (IEEE 802.11a,g)

20 МГц; 40 МГц (IEEE 802.11n)

20 МГц; 40 МГц; 80 МГц (IEEE 802.11ac)



DECT

1,728 МГц

ZigBee

5 МГц

ATSC

6 МГц

DVB-H

5; 6; 7; 8 МГц

T-DMB

1,536 МГц

– Установить длительность записи: как правило, для определения формата модуляции и скорости передачи символов сигнала потребуется небольшая длительность записи (менее одной секунды). VSA и приемники контроля имеют постоянную память записи сигналов, поэтому при более широком диапазоне сбора память захвата заполнится в течение меньшего времени по сравнению с захватом узкополосных сигналов. При необходимости пользователь может наблюдать длительность сигнала на VSA для обеспечения надлежащей длительности записи и оптимального использования памяти захвата.

– Значения длительности сигнала могут наблюдаться путем использования индикатора спектрограммы или каскадной диаграммы. Такой тип спектрального индикатора отображает на одном экране характеристики частоты, мощности и времени (см. рисунки 3 и 4, ниже). Мощность сигнала представляется изменением цвета или шкалой серого, как показано на цветовой полосе в левой части экрана. С течением времени происходит перемещение изображения на экране снизу вверх и под спектрограммой представляется текущее изображение спектра.
РИСУНОК 3

Спектрограмма дискрета с отображением спектра

Для создания представления временного спектра может использоваться программное обеспечение векторного анализа сигнала, что поможет регуляторному органу понять сигнальную обстановку на интересующей частоте и определить надлежащую установку длительности при выполнении записи I/Q. Для обеспечения эффективного анализа внутренних параметров сигнала следует использовать соответствующие методы разделения сигналов на совпадающей частоте.

РИСУНОК 4

Диаграмма временного спектра (частота/амплитуда по оси Y и время по оси X)

– Триггер записи: если сигнал имеет малый коэффициент заполнения, то для инициирования записи может использоваться величина ПЧ. Величина ПЧ в качестве триггера записи – это типовая функция VSA и приемников контроля. Она дает пользователям возможность определить уровень принимаемой предварительно детектированной мощности РЧ, при котором будет начата запись. Правильная установка механизма запуска имеет важное значение и требует определенных знаний о сигнале и характере шума на интересующей частоте. Установка уровня триггера слишком низким может привести к тому, что запись будет начинаться при шумовом выбросе, произошедшем в пределах ширины полосы записи. Установка уровня триггера слишком высоким приведет к пропуску полезного сигнала. Если наблюдаемый сигнал является импульсным или имеет очень малую длительность, следует использовать память АЦП или память задержки для эффективного запуска записи до времени срабатывания триггера и завершения записи после ослабления сигнала или по истечении надлежащего времени записи.

– Проверить форму записанного сигнала: программное обеспечение VSA дает пользователю возможность немедленного просмотра записанного сигнала, с тем чтобы убедиться в правильности использованных центральной частоты, ширины полосы, длительности и времени срабатывания триггера.

b) Классификация сигнала с помощью программного обеспечения распознавания модуляции


После успешного осуществления записи I/Q пользователь может "воспроизвести" сигнал с помощью ряда прикладных программ, с тем чтобы провести более глубокий анализ внутренних параметров сигнала. VSA и приемники контроля разных производителей выполняют запись необработанных данных I/Q, используя собственные проприетарные заголовки, содержащие такую информацию о сигнале, как центральная частота, ширина полосы записи, частота дискретизации, дата и время и т. д. Структура данных обычно публикуется в технических руководствах и может использоваться для установок идентификации сигнала или программного обеспечения распознавания модуляции.

Для выполнения успешного измерения в целях классификации модуляции должны быть выполнены установки программного обеспечения для надлежащей обработки записи. Как правило, необходимы следующие настройки программного обеспечения:

– центральная частота;

– частота дискретизации и ширина полосы сигнала;

– фильтрация по соседнему каналу;

– обнаружение пачки импульсов;

– размер блока: этот параметр определяет, какой объем данных I/Q будет анализироваться для определения модуляции. Например, если дискреты I/Q составляют 16 кбайтов, а размер блока установлен равным 2 кбайтам, то программное обеспечение распознавания модуляции будет оценивать тип модуляции и скорость передачи символов 8 (восемь) раз на протяжении прохождения файла. Если сигнал присутствует только в малой части файла, возможно, что полезная информация будет содержаться только в одном или двух измерениях.

На рисунке 5 показано воспроизведение выполненной записи I/Q прикладной программой распознавания модуляции, которая определяет нелинейную модуляцию FSK. Размер используемого для каждого измерения блока составляет 4 k (или 4096), а в записи I/Q (как видно в левой нижней части окна) содержится 114 блока. Использовалась память задержки, для того чтобы запись началась до запуска сигнала. В результате первые 61 измерение были классифицированы либо как шум, либо как чистая несущая. Процесс был приостановлен при первом появлении сигнала и был классифицирован как FSK на скорости 1600 бод, как показано на рисунке.

РИСУНОК 5

Пример работы программного обеспечения распознавания модуляции

После обработки большей части записи I/Q число полученных в результате измерений FSK со скоростью передачи символов 1600 выросло и составило значительную процентную долю. Это подтверждается гистограммой результатов определения модуляции (красный столбик), показанной в верхней правой части окна. Также видно, что были обработаны 102 блока записи.

В конце обработки все 114 блоков данных были обработаны и сигнал более не видим в окне экрана. Результатом измерения снова становится шум, но имеется достаточно информации, чтобы сделать вывод: сигнал с FSK, 1600 бод с девиацией в 4,821 кГц и SNR порядка 11 дБ. В этом файле за один раз обрабатывался один блок, и пошаговое движение по записи выполнялось вручную. Такой метод обеспечивает максимальный контроль над процессом анализа.

На рисунке 6 приведен другой пример обработки для оценки параметров модуляции в линейно модулированном сигнале (16 QAM). Эта обработка показывает спектр статистических моментов и нелинейное преобразование сигнала в верхней левой части экрана, а также спектральную плотность мощности в нижней правой части экрана. Этот тип программного обеспечения весьма полезен для определения внутренних параметров сигнала и служит хорошим началом демодуляции параметров.

РИСУНОК 6

Пример обработки сигнала для оценки параметров модуляции


На рисунке 7 показаны алгоритмы статистического оценивания, применяемые к цифровым сигналам с одной несущей, таким как PMR, GSM и UMTS, которые могут использоваться для измерения внутренних параметров сигнала.

РИСУНОК 7



Использование статистических алгоритмов оценивания для анализа параметров модуляции

В таблице 4 представлено дополнительное руководство по методам для извлечения внутренних параметров сигнала с использованием математических операций, в случае если серийно выпускаемое программное обеспечение анализа сигналов недоступно или непригодно для обработки рассматриваемого сигнала.

ТАБЛИЦА 4

Ручные методы извлечения внутренних параметров сигнала


Подлежащие измерению параметры

Инструменты анализа

Тип модуляции

Тип радиосреды

Модуляция –
скорость асинхронной или синхронной модуляции (скорость передачи символом)

Спектр мгновенной амплитуды, Ai

PSK (фильтрованная или нефильтрованная)

Нефильтрованная CPM или после жесткой фильтрации

QAM (фильтрованная или нефильтрованная)


Среднее или высокое SNR

Спектр мгновенной частоты, Fi в степени N
(N = 2 (2FSK), 4 (4FSK))

FSK (нефильтрованная)

Только идеальная: высокое SNR. Отсутствие многолучевого распространения

Спектр перехода через нуль по мгновенной частоте, Fi

FSK (фильтрованная или нефильтрованная)

PSK, QAM, MSK



Только идеальная: высокое SNR. Отсутствие многолучевого распространения

Спектр сигнального модуля в степени

N (=2 или 4 или … ) после жесткой фильтрации по частоте

PSK, QAM (фильтрованная или нефильтрованная)

FSK (фильтрованная или нефильтрованная)



Положительное SNR

Спектр сигнала в степени N (N = 1/h)

CPM (фильтрованная или нефильтрованная)

Положительное SNR

Спектр сигнала в степени N

π/2DBPSK, π/4DQPSK, SQPSK

Положительное SNR

Автокорреляция и циклическая автокорреляция

OFDM, SC-FDMA, SC-FDE

Любой

Спектральный корреляционный анализ

PSK, QAM, ASK, SQPSK, pi/2DBPSK, pi/4DQPSK

Любой

Спектр вейвлет-преобразования Хаара

FSK

Любой, особенно комплексные каналы с многолучевым распространением

ТАБЛИЦА 4 (окончание)

Подлежащие измерению параметры

Инструменты анализа

Тип модуляции

Тип радиосреды

Число состояний

(Тип модуляции)



Диаграмма созвездия или векторная диаграмма, связанная со слепым выравниванием (то есть алгоритм слепого выравнивания для сигналов с постоянной амплитудой (CMA), Беневисте Гурсат)

Любая линейная модуляция и в основном PSK, QAM, ASK

Среднее или высокое SNR

Каналы со сложным многолучевым распространением



Спектр в степени N (N = 2, SQPSK и π/2DBPSK; N = 4, π/4 DQPSK)

sqpsk, π/2 DBpsk, π/4 Dqpsk,

Положительное SNR

Спектральная плотность мощности с высоким разрешением

Ofdm, CoFdm, мультиплексирование

Среднее или высокое SNR

Гистограмма мгновенной частоты, Fi

FSK

Среднее или высокое SNR

Число поднесущих или тональных сигналов

Спектральная плотность мощности

Любая модуляция

Среднее или высокое SNR

Гистограмма мгновенной частоты, Fi

FSK

Среднее или высокое SNR

Синхронизация символов

Глазковая диаграмма I/Q, Ai Fi Фi и векторная диаграмма

PSK и QAM (фильтрованная или нефильтрованная)

Среднее или высокое SNR

Глазковая диаграмма Ai Fi Фi и отображение гистограммы частоты, Fi

FSK (фильтрованная или нефильтрованная)

Среднее или высокое SNR

Диаграмма созвездия, отображение гистограммы частоты, Fi, и фазы, Фi

CPM (фильтрованная или нефильтрованная)

Среднее или высокое SNR

Циклическая автокорреляция

OFDM, SC-FDMA, SC-FDE

Любой

Кросс-корреляция с известными сигналами

TDMA, CDMA

Несколько OFDM и SC-FDMA и SC-FDE



Любой

Эти методы должны быть связаны с надлежащим представлением сигнала после различных преобразований, которым он подвергался при извлечении и проверке характеристик сигнала.



Каталог: dms pubrec -> itu-r -> rec
rec -> Руководство по использованию методов прогнозирования распространения радиоволн, разработанных 3-й Исследовательской комиссией по радиосвязи
rec -> Рекомендация мсэ-r bs. 1195-1 (01/2013)
rec -> Рекомендация мсэ-r bt. 1618-1 (03/2011)
rec -> Рекомендация мсэ-r m. 1801-2 (02/2013)
rec -> Рекомендация мсэ-r p. 1238-6 (10/2009)
rec -> Рекомендация мсэ-r m. 2012 (01/2012)
rec -> Рекомендация мсэ
rec -> Рекомендация мсэ-r sa. 1882 (02/2011)
rec -> Рекомендация мсэ-r p. 684-7 (09/2016)
rec -> Рекомендация мсэ-r p. 2040-1 (07/2015)


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал