CC BY
82
т
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ФОРМИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА СИГНАЛОВ СОВРЕМЕННЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Дингес Сергей Иванович,
доцент кафедры РОС, к.т.н., доцент, Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), Россия, Москва, [email protected]
Пестряков Александр Валентинович,
декан факультета РиТ, д.т.н., профессор, Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), Россия, Москва, [email protected]
Ключевые слова: программный комплекс, цифровая модуляция, модулированный сигнал, векторный анализ сигналов, VSG, векторный синтез сигналов, VSA, распознавание вида цифровой модуляции, интегральная функция распределения уровней сигнала, CCDF, МТУСИ.
В научно-исследовательском отделе "Радиотехнические системы и устройства" МТУСИ разработан программный комплекс "Вектор", предназначенный для векторного формирования (Вектор-VSG) и анализа (Вектор-VSA) сигналов современных систем связи, тестирования отдельных функциональных узлов, радиочастотных блоков и устройств в целом [1]. Входящая в состав комплекса программа векторного формирования (генерации) сигналов "Вектор-VSG", предназначена для формирования отсчетов квадратурных составляющих модулированных сигналов, используемых в наиболее распространенных стандартах и технологиях связи: многотоновые, GMSK, 8-PSK; EDGE, QAM (4, 8, 16, 32, 64, 128, 256-QAM), 16-PSK, 64-PSK с возможностью записи их в файлы популярных форматов - ASCII, бинарный. Программный комплекс позволяет создавать непакетированные сигналы с различными видами модуляции, пакетированные сигналы систем GSM и EDGE, сигналы с введенными искажениями различного вида: шумов тракта формирования сигнала и тракта опорного сигнала, сдвига постоянной составляющей сигнала (DC offset), фазовой ошибки (Phase error); разбаланса амплитуд и фаз (IQ imbalance); частотного сдвига (Frequency deviation). При этом могут быть использованы предмодуляционные фильтры различного рода, в том числе стандартные, применение которых регламентировано соответствующими нормативными документами. В последней версии комплекса добавлен ряд новых функциональных возможностей, связанных с использованием статистических характеристик модулированного сигнала: автоматическое определение вида модуляции, компенсация ряда искажений модулированного сигнала, определение величины вектора ошибки EVM и его временных зависимостей, получение интегральной функции распределения уровней сигнала CCDF.
Для цитирования:
Дингес С.И., Пестряков А.В. Программный комплекс формирования и анализа сигналов современных и перспективных
телекоммуникационных систем // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. Том. 9. - №3. - С. 62-65.
For citation:
Dinges, S.I., Pestryakov A.V. Software package for generating and analyzing signals of modern and advanced
Telecommunication systems. T-Comm. 2015. Vol. 9. No.3. Рр. 62-65. (in Russian).
т
Программа векторного анализа сигналов «Вектор-VSA» позволяет производить всесторонний анализ сигналов, вычисление различных их параметров и характеристик. Работа с программами комплекса осуществляется с использованием ряда окон. При этом могут быть выбраны различные формы отображения сигнала: сигнальное созвездие или векторная диаграмма, временное отображение сигнала в виде графиков, амплитудные и фазовые спектры и т.д. (рис. I).
В реализованной в настоящее время версии 5.5 программного комплекса добавлен ряд новых важных функциональных возможностей:
• Поддержка обработки в универсальном демодуляторе сигналов с модуляций BPSK, QPSK, 8PSK, QAMI6, QAM64;
• Автоматическое определение вида модуляции для сигналов BPSK, QPSK и 8PSK;
• Автоматическое определение точки принятия решения (ТПР) при обработке модулированных сигналов, а также возможность ручной установки ТПР;
• Компенсация ряда искажений модулированных сигналов: смещения постоянной составляющей сигнала, фазовой и частотной ошибок, вывод величин этих искажений после компенсации;
• Построение векторной диаграммы для наглядного представления эффекта компенсаций;
• Построение графика временных зависимостей величины вектора ошибки EVM;
• Построение графика интегральной дополняющей функции распределения уровней сигнала CCDF (сотр lementary-cumulative-distribution-function).
Введение этих функций позволяет существенно расширить области применения программного комплекса «Вектор».
В программе векторного анализа «Вектор-У5А» реализована возможность как ручной установки точки принятия решения для символов, так и автоматический ее выбор. В качестве иллюстрации на рис, 2 показана разница сигнальных созвездий для фильтрованного сигнала (ЗРБК при ручной установке отсчета №1 в качестве точки принятия решений и автоматическом определении этой же точки.
Самым простым методом распознавания вида цифровой модуляции сигнала при хранении цифрового сигнала в виде отсчетов значений его квадратурных компонентов, является определение формы его сигнального созвездия. Для определения формы сигнального созвездия в программе «Вектор-УБА» может быть использована одномерная нейронная сеть Кохонена [2].
Для обучения сети необходимо подать на вход программы обучающую последовательность с соответствующим видом модуляции и использовать окно обучения сети, внешний вид которого приведен на рис. 3. На левом графике окна обучения красными точками будут показаны задействованные входы нейронов. Чем большее число раз задействован вход нейрона, тем больший вес он приобретает. Визуально веса входов отображаются на графике справа - чем темнее точка, тем больше вес входа.
В текущей версии программы доступна компенсация 3 видов искажений модулированного сигнала: компенсация постоянной составляющей, компенсация фазовой ошибки и компенсация ошибки фазы.
Далее, на рис. 4 в виде векторных диаграмм представлены результаты применения алгоритмов компенсации ошибок для фильтрованного сигнала (ЗР5К и соответствующие оценки его качества с помощью величины вектора ошибки ЕУМ [3, 4].
У
Т-Сотт Том 9. #3-2015
7ТЛ
T
SOFTWARE PACKAGE FOR GENERATING AND ANALYZING SIGNALS OF MODERN AND ADVANCED TELECOMMUNICATION SYSTEMS
Dinges S., Moscow Russia, [email protected] Pestryakov A., Moscow Russia, [email protected]
Abstract
In the research-and-development office at the department of Radio equipment and schematics MTUCI developed software complex "Vector", designed for vector signal generating and analysis, capable of modern communication system. The latest version of Software package adds a number of complex new features associated with the use of the statistical characteristics of the modulated signal: automatic modulation recognition, Compensation of Modulation Distortion, Error vector magnitude (EVM) measurements and its time-domain representation, plot the complementary cumulative distribution function (CCDF).
Keywords: software package, digital modulation, modulated signal, vector signal generator, VSG, vector signal analyzer, VSA, digital modulation recognition, error vector magnitude, EVM, complementary cumulative distribution function, CCDF, MTUCI.
References
1. Dinges, S, Kolesnikov, I, Pestryakov, A, 2012, Software package "Vector" version 3.5 for vector generating and analyzing signals of digital communication systems, T-Comm. no. 9, pp. 56-58. (in Russian).
2. Adjemov, S, Stogov, A, Tereshonok, M, Chirov, D, Ivankovich, M, 20II, An algorithm for recognizing types of digital modulation signal in the form of the phase constellation using Kohonen self-organizing maps, T-Comm, no. II, pp. 4-6. (in Russian).
3. Using Error Vector Magnitude Measurements to Analyze and Troubleshoot Vector-Modulated Signals. Agilent PN 89400-I4 Product Note. p. I4.
4. Vector Modulation Measurements, Agilent Application Note 343-4, literature number 5952-3703. p. 26.
5. Characterizing Digitally Modulated Signals with CCDF curves, Agilent Application Note 5968-6875E. p. 24.
Information about authors:
Dinges S., Associate professor, Moscow Technical University of Communications and Informatics (MTUCI), Moscow Russia. Pestryakov A., Professor, Moscow Technical University of Communications and Informatics (MTUCI), Moscow Russia.
For citation:
Dinges, S.I., Pestryakov A.V. Software package for generating and analyzing signals of modern and advanced Telecommunication systems. T-Comm. 20I5. Vol. 9. No.3. Pp. 62-65. (in Russian).
7TT
