为 QPSK 仿真创建眼图

信息处理 信号分析 数字通信 qpsk
2022-02-02 17:24:58

我正在尝试为输入信号为 QPSK 的应用程序实现眼图。但是,我觉得我缺少关于这些情节的一些基本概念。我看到的这些图表的几个定义和描述都在同一条线上:

眼图反复叠加n个符号的时间宽度

这听起来很直接(尽管可能有变化?),但我不确定这就是它的全部。

我正在测试的模拟输入信号:

  • 调制 QPSK,由随机符号生成
  • 没有升余弦、RRC 或任何过滤
  • 没有添加噪音

最终,我将修改信号(例如添加滤波)以查看对系统的影响。

这是我及时覆盖符号时得到的图像(每条迹线显示 1 个符号):

在此处输入图像描述

由于我从未见过任何看起来像这样的示例,因此我尝试查看其他变体。使用 Octave 中的 eyediagram 函数,它会生成谷仓门(将信号分解为实数和复数):

在此处输入图像描述

“门”上的点只是接收到的星座点(不是样本)。所以当我看到这样的例子时,有一个嘈杂的信号:

我没有足够的声誉在这里发布另一张图片,尽管它有助于解释我的问题。与上图类似:对于噪声信号,图中的线条是模糊的。这表明有更多的模拟点用于填充绘图

如果不是接收到的波形,其他点从哪里来产生噪声?然后是图像的水平分量。如何从 QPSK 波形中获取水平分量?即使分成 I 和 Q 表示?同样,以 T 间隔连接接收到的星座点是有意义的,但是在绘制信号本身时我看不到如何得到它。

我在这里错过或不理解什么?

编辑

我更新了图表以仅绘制接收到的符号。以前我正在绘制接收到的波形,这是一个调制信号(这就是第一张图像的产生方式)。下面是两个仅显示同相图的图表。第二个添加了噪音:

在此处输入图像描述

没有噪音,线条像评论中提到的 PSK 一样笔直。有了噪音,线条仍然笔直。这是问题的另一部分。看一个例子:

在此处输入图像描述

(这是来自https://www.mathworks.com/help/comm/gs/scatter-plot-and-eye-diagram-with-matlab-functions.html的 Matlab 示例)

平滑过渡从何而来?线条不是笔直的。图表中还有其他中间点。他们来自哪里?

2个回答

您的同相和正交基带信号的眼图完全正确。对于具有矩形信号和完美匹配滤波的QPSK,同相和正交信号确实只是具有矩形信号的BPSK,并且可以从例如我的这个答案末尾的图(转载如下)推导出匹配滤波器的输出.

在此处输入图像描述

如果您在之间绘制匹配的过滤器输出T5T,以长度的块覆盖信号2T2T4T,你会看到信号在低电平时是平坦的,当两个1s 连续传输。同样,如果两个0的连续传送。对于两个数据位之间的转换,匹配滤波器输出交叉。

至于平滑过渡而不是直线斜坡的来源,如果调制信号不是矩形脉冲,或者如果匹配滤波器不是完全匹配,则滤波器输出可以从一个电平平滑过渡到另一个电平。例如,如果 BPSK 脉冲是周期的正弦波的一个周期T, 具体来说

s(t)={sin(2πtT),0t<T,0,otherwise,
那么匹配的滤波器输出将是一个完美的周期正弦曲线T如果两个数据位相同,则在两个连续的采样时刻之间,并从峰值平滑过渡nT在时间上以相反的极性达到峰值(n+1)T. 例如,请参见下图。

在此处输入图像描述

过渡的平滑度来自于您正在进行脉冲整形这一事实。这就是它被称为整形的原因:您会看到脉冲形成滤波器的形状。