Сигнальные созвездия
Сигнальное созвездие (или диаграмма созвездия) — это графический метод представления модулированных сигналов в цифровой связи. Оно используется для визуализации символов, передаваемых в модулированном сигнале, и помогает анализировать качество передачи данных и обнаруживать искажения.
На диаграмме созвездия каждая точка (или же символ) представляет комплексное значение модулированного сигнала, где ось обозначает реальную часть сигнала, а ось — мнимую часть. Точки располагаются в узлах сетки, которые соответствуют различным комбинациям фаз и амплитуд сигнала.
Для построения сигнального созвездия в Engee в окне графиков 
наведите курсор мыши для появления окна инструментов, в Меню сигналов 
и смените вид отображения графика на Сигнальное созвездие 
:
Оси графика:
-
In-phase Amplitude (амплитуда в фазе) — проекция сигнала на ось . Отвечает за синфазную составляющую сигнала. Синфазная составляющая означает, что этот компонент модулируется синусоидой, совпадающей по фазе с несущей частотой.
-
Quadrature Amplitude (квадратурная амплитуда) — проекция сигнала на ось . Отвечает за квадратурную составляющую сигнала. Квадратурная составляющая означает, что этот компонент модулируется синусоидой, сдвинутой по фазе на 90 градусов относительно несущей частоты.
Основные особенности сигнального созвездия:
-
Позиции точек на диаграмме определяются выбранной схемой модуляции (например, QPSK, 16-QAM). Каждой точке соответствует определенная комбинация битов.
-
Отклонения точек от их идеальных позиций могут указывать на наличие шумов или искажений в канале передачи. Чем ближе точки к своим идеальным позициям, тем выше качество сигнала.
-
Диаграмма созвездия позволяет быстро и наглядно оценить влияние шумов и искажений на модулированный сигнал.
Диаграммы созвездия полезны для визуализации влияния различных типов искажений и шума на передаваемый сигнал:
-
Гауссовский шум — при добавлении белого гауссовского шума к сигналу точки на диаграмме созвездия начинают «размываться» вокруг их идеальных положений. Это размывание свидетельствует о снижении отношения сигнал/шум (SNR).
-
Фазовый шум — вызывает колебания точек вдоль окружностей вокруг их идеальных положений, что свидетельствует о нестабильности фазы сигнала.
-
Интерференция — взаимные помехи (интерференция) могут смещать точки в различных направлениях, приводя к появлению дополнительных искажений.
-
Межсимвольная интерференция (ISI) — вызывает «растекание» точек диаграммы созвездия, особенно если символы оказывают влияние друг на друга.
Пример
Простройте модель из блоков:
Включите запись сигналов 
на выходе блока QPSK Modulator Baseband. Модель будет выглядеть так:
Для блока Random Integer Generator установите параметр Set size в значение 4. Остальные параметры блоков и настройки модели оставьте по умолчанию. В окне графиков нажмите Меню сигналов и смените вид отображения графика на Сигнальное созвездие . Далее зайдите в Настройки:
Во вкладке Сигналы установите:
-
Количество точек для визуализации в значение
100для лучшей визуализации. -
Опорное созвездие в
QPSK, поскольку в качестве источника модуляции выбран блок QPSK Modulator Baseband.Для достижения наиболее оптимальных значений рекомендуется, чтобы источник модуляции и выбранная модуляция сигнального созвездия совпадали. В результате получим следующие настройки:
После запуска симуляции 
будет получен график:
В ходе симуляции модели не выявлено никаких отклонений в модуляции — это значит, что все точки попали ожидаемую область и график демонстрирует чистую модуляцию без шумов.
Для наглядности добавьте в модель гауссовский источник шума — блок AWGN Channel и включите запись для его выходного сигнала:
Параметры блоков и настройки модели остаются по умолчанию. В окне графиков выберите новый сигнал и, как было показано ранее, установите такие же значения для количества точек и опорного созвездия. В результате будет получен график:
На графике видно, что в модуляции появился шум — символы отошли от референсных точек.