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信号星座

信号星座 (星座图)是数字通信中表示调制信号的一种图形方法。它用于直观显示调制信号中传输的符号,有助于分析数据传输质量和检测失真。

在星座图中,每个点(或符号)代表调制信号的复数值,其中 轴代表信号的实部, 轴代表虚部。这些点位于网格节点中,与信号相位和振幅的不同组合相对应。

要在图形窗口stateflow graphs button 中以 Engee 绘制信号星座图,请将鼠标光标移至图形窗口工具箱信号菜单 signal menu 1 并将图形显示视图更改为 信号星座 signal constellation

signal const main

图形轴:

  • 同相振幅 (相位振幅)--信号在 轴上的投影。负责信号的同相分量。同相分量是指该分量由与载波频率同相的正弦波调制。

  • 正交振幅 (正交振幅)--信号在轴上的投影 。负责信号的正交分量。正交分量是指该分量由一个相对于载波频率相位偏移 90 度的正弦波调制。


信号星座的主要特征如下

  • 图中各点的位置由所选调制方案(如 QPSK、16-QAM)决定。每个点对应一个特定的比特组合。

  • 点与理想位置的偏差可能表明传输信道中存在噪声或失真。点越接近理想位置,信号质量就越好。

  • 通过星座图,您可以快速、清晰地评估噪声和失真对调制信号的影响。

星座图有助于直观显示不同类型的失真和噪声对传输信号的影响:

  • 高斯噪声 - 当信号中加入白高斯噪声时,星座图上的点开始在其理想位置周围 "模糊"。这种模糊表示信噪比(SNR)下降。

  • 相位噪声 - 使圆周上的点在理想位置附近摆动,表明信号的相位不稳定。

  • 干扰 - 相互干扰(干涉)会使点向不同方向移动,造成额外的失真。

  • 符号间干扰(ISI)--导致星座图点 "分散",尤其是在符号相互影响的情况下。

示例

用块建立模型:

在程序块*QPSK Modulator Baseband* 的输出端启用信号记录signal logging 1 。模型将如下所示:

signal const ex 1

对于图块*Random Integer Generator* ,将*设置尺寸*参数设置为 "4"。其他图块参数和模型设置保持默认。在图形窗口stateflow graphs button 点击 信号菜单 signal menu 1 ,将图形显示视图更改为 信号星座 signal constellation 。然后转到 设置

signal const settings 1 cn

信号 选项卡中,设置:

  • 可视化点数为 "100",以获得更好的可视化效果。

  • 由于*QPSK Modulator Baseband* 块被选为调制源,因此参考星座为 "QPSK"。

    为获得最佳数值,建议调制源与所选信号星座调制相匹配。

运行模拟start simulation button 后,将得到一张图表:

signal const ex 2

模型模拟显示调制没有偏差—​这意味着所有的点都在预期的区域内,图表显示的调制干净利落,没有噪音。

为清晰起见,在模型中添加一个高斯噪声源 -AWGN Channel 块,并启用对其输出信号的记录:

signal const ex 3

块参数和模型设置保持默认。在图表窗口中,选择一个新信号,如前所述,设置相同的点数和参考星座值。结果将是一个图形:

signal const ex 4

图表显示调制中出现了噪音—​符号偏离了参考点。

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