Сигнальное созвездие ( англ. constellation diagram ) — представление всевозможных значений комплексной амплитуды манипулированных радиосигналов на комплексной плоскости .

Описание

Всевозможные значения комплексной амплитуды радиосигнала представляются в виде точек на двухмерной точечной диаграмме на комплексной плоскости . Более абстрактно, на диаграмме отмечены все значения, которые могут быть выбраны данной схемой манипуляции, как точки на комплексной плоскости. Сигнальные созвездия, полученные в результате измерения комплексной амплитуды радиосигнала, могут использоваться для определения типа манипуляции, рода интерференции и уровня искажений.

• Примеры созвездий для различных видов манипуляций (к дискретному сигналу применены коды Грея )
• 
  Двоичная фазовая манипуляция (BPSK)
• 
  Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)
• 
  Восьмеричная фазовая манипуляция (8-PSK)
• 
  Сигнальное созвездие для прямоугольной 16- КАМн .

При представлении передаваемого символа в виде комплексного числа и при модуляции косинусной и синусной составляющих сигнала несущей частоты , соответственно его действительной и мнимой частями, символ можно передать двумя несущими с одной частотой. Часто такие несущие называются квадратурными . способен демодулировать обе несущие независимо. Принцип использования двух независимо модулируемых несущих лежит в основе квадратурной модуляции . В простой фазовой манипуляции , аргумент модулирующего символа становится фазой несущего сигнала.

Если символы представлены в виде комплексных чисел, их можно представить в виде точек на комплексной плоскости. Действительная и мнимая оси часто называют in phase (синфазной) или I-осью и quadrature (квадратурной) или Q-осью. При нанесении на диаграмму точек от всевозможных символов можно получить сигнальное созвездие. Точки на диаграмме часто называют сигнальными точками (или точками созвездия). Они представляют множество модулирующих символов , то есть модулирующий алфавит .

Решётчатая кодированная модуляция

При использовании блочного или свёрточного кодирования помехоустойчивость радиосвязи повышается за счёт расширения полосы частот и усложнения радиоаппаратуры без повышения отношения сигнал/шум (ОСШ). Для сохранения помехоустойчивости при том же значении ОСШ можно уменьшить используемую полосу частот и упростить радиоаппаратуру с помощью применения решётчатой кодированной модуляции (TCM), которая впервые была разработана в 1982 году . В основе TCM лежит совместный процесс кодирования и модуляции .

Если используется комбинированный кодер/модулятор, общая структура которого показана на рисунке, то бит b0 позволяет выбрать одно из двух созвездий, которые получились при первом разделении. Далее выбор определяется в зависимости от битов b1 и b2.

• Разделение 8-фазового созвездия для решётчатой кодированной модуляции
• 
• 

Применение

Рассмотрим детектирование, основанное на методе максимального правдоподобия . При приёме радиосигнала в демодуляторе происходит оценка принятого символа, который искажается при передаче или при приёме (например, из-за аддитивного белого гауссовского шума , замирания , многолучевого распространения , , помех и несовершенства радиоаппаратуры). Демодулятор выбирает наилучшее приближение к переданному символу, т.е. ближайшую точку сигнального созвездия в терминах евклидовой метрики . Если искажения сигнала достаточно сильны, то может быть выбрана точка, отличная от переданной, и демодулятор выдаст неверный результат. Таким образом, расстояние между двумя ближайшими точками созвездия определяет помехоустойчивость манипуляции.

В целях анализа принятых сигналов сигнальное созвездие позволяет упростить обнаружение некоторых видов искажения сигнала. Например,

• Гауссовский шум представляется как размытые точки созвездия
• Некогерентная одночастотная интерференция выглядит как круги вместо точки созвездия
• видны как сигнальные точки, распределённые по кругу
• приводит к тому, что точки, находящиеся по углам, оказываются ближе к центру чем должны быть.

Сигнальные созвездия дают картину, аналогичную глазковой диаграмме для одномерных сигналов. Глазковые диаграммы используются для определения джиттера в одном измерении модуляции.

См. также

• Треллис-модуляция

Литература

• Прокис, Дж. Цифровая связь = Digital Communications / Кловский Д. Д.. — М. : Радио и связь, 2000. — 800 с. — ISBN 5-256-01434-X .
• Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение = Digital Communications: Fundamentals and Applications. — 2-е изд. — М. : , 2007. — 1104 с. — ISBN 0-13-084788-7 .

Ссылки