CN100417149C - 数字调制高频信号的i和/或q分量的图形表示方法和装置 - Google Patents

数字调制高频信号的i和/或q分量的图形表示方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是实现数字调制高频信号的I和/或Q分量的图形表示。为此，在显示装置(8)上并排地对按照时间顺序测量的所述I或Q分量进行图形表示。

Description

数字调制高频信号的I和/或Q分量的图形表示方法和装置
技术领域
本发明涉及一种数字调制高频信号(例如正交幅度调制(QAM)信号或残留边带调制(VSB)信号)的I和/或Q分量的图形表示方法，以及实施该方法的装置。
背景技术
为了评估和监视现代通信系统，必须利用测量技术来记录在此情况下使用的数字调制高频信号。通过I/Q星座图来描述这种数字调制高频信号。比如，由DE19547896A1可知，可以在屏幕上直接以图形的方式向观察者提供象64QAM那样的相对高阶的数字调制的星座图。
众所周知，在接收机的I/Q解调器中按时序测量到的I/Q分量可以单独地以图形的方式显示在屏幕上，或者，可选地，也可以同时叠加，使得在星座图中表示各个码元的值云(value cloud)的间隔在屏幕上显示为所谓的“眼图(eye-diagram)”。这样显示的所谓“眼开度(eye-opening)”提供了数字调制和信号传输的质量测量。
这些已知表示方法的一个缺点是它们不能提供任何可能出现的干扰(比如任何周期性出现的干扰脉冲)的时间历程(temporal course)的充分信息。另外，在这些已知的表示方法中，只在屏幕上显示和提供了在一个短的时间窗口中记录的实际存在的I/Q数据的一小部分。而大量的测量值根本没有记录下来，因此这种表示方法存在很大的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字调制高频信号I/Q分量的图形表示方法，其避免了上述的缺点，并且提供了关于所表示的信号的时间历程的信息。本发明的另一个目的在于提供一种可以无缝地表示数字调制高频信号的I/Q分量的装置。
为了达到上述目的，在本发明的一个方面，提供了一种用于对数字调制信号的I/Q分量进行图形表示的装置，其特征在于，包括：I/Q解调器，用于无缝地、连续地确定所要表示的数字调制高频信号的I和/或Q分量，其I输出端和/或Q输出端连接到多个并行布置的阈值检测器；所述多个阈值检测器，它们分别被调节到I/Q分量显示范围内的不同阈值，输入端处的I/Q分量分别与后面的阈值进行比较，在所述多个阈值检测器的输出端生成二值信号，该二值信号表示输入的I/Q分量是高于还是低于该阈值；与这些阈值检测器连接、按照预定的时间间隔扫描它们的状态、并进行比较而生成结果值的扫描器；以及在显示装置上对这些结果值进行图形表示的读取器。
在本发明的一个方面，提供了一种使用上述装置对数字调制高频信号的I分量或Q分量进行图形表示的方法，其特征在于：按时间并排地对按时间顺序测量的I和/或Q分量进行图形表示。
根据本发明的方法，使用用于对数字调制信号的I/Q分量进行图形表示的装置在图形显示中并列地表示按照时序测量到的I和/或Q分量。因此，时间也作为另一维以图形的方式表示出来。这样，可以明确地识别出以其它方式无法可靠地记录，或者因为很少出现而无法记录的，例如，信号的周期性干扰。然而，可以按照和上述眼图完全一样的方式测量所谓的最小眼开度(其时间历程由图形表示的I/Q分量之间的距离来图形地表示)。根据本发明的方法适用于所有的参照I分量或Q分量或者组合I/Q分量确定的传统数字调制高频信号，例如，传统的正交幅度调制(QAM)信号，或者在美国很普通的残留边带调制(例如8VSB)的图形表示。
附图说明
下面参照示意性实施例的附图来对本发明进行详细说明。图中：
图1示出了根据本发明的装置的概要电路图；
图2示出了根据本发明的方法的略图；
图3示出了测量结果的第一个示例；
图4示出了测量结果的第二个示例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明方法的实现装置的概要电路图，例如，用于64QAM信号。QAM调制高频信号在接收机1的I/Q解调器中进行解调。并行地提供按照时序无缝解调的I/Q分量以在解调器的输出端进一步处理。在所示的示例性实施例中，I和Q分量均要进行评估。从而在转换器2中把并行到达的I和Q分量转换成串行I/Q分量，并提供给检测装置3，其中检测装置3由n(一较大的数)个并行布置的辐度阈值检测器4构成，各个辐度阈值检测器4被调节到相关星座图的表示范围内的不同阈值0至n，例如对于64QAM，该范围是从-8到+8。这些检测器4的输出端连接到扫描器5，通过扫描器5以固定的时间间隔(例如100ms)对n个检测器4的相关状态进行扫描。在缓冲存储器6中将扫描结果作为数字结果值存入中间存储结构中，读取器7以固定的时间间隔从缓冲存储器6中读取结果值，并且在计算和显示装置8(显示和数字信号处理器)的屏幕上以图形的方式显示出来。
图2示意性地示出了在QAM信号的情况下，根据本发明的方法的原理，其中QAM信号的I和Q分量都要评估。对I/Q解调器的输出端按照时序并行提供的I和Q分量进行比较，以生成多个星座图包P，例如，长度为100ms。如图2所示，将I分量旋转90°，从而其方向与Q分量的垂直方向一致。这样提供了星座图的一维表示。在此，没有信息丢失。现在把这些按照时间顺序生成的星座图包P的一维I/Q表示逐个地图形表示出来，从而在显示中包含了时间作为另外一维。
关于存储技术，根据图1所示的装置，在转换器2中将并行I/Q分量转换成串行分量，并作为相同的分量提供给检测装置3。n个检测器4分别确定哪个串行提供的I/Q分量对应于与其相关的值(比如，0到255)。如果I或Q分量对应于一个检测装置的相关阈值，则这个检测器被激活，其输出值由0设定为1。在给定的检测时间之后，比如100ms之后，扫描器5确定在这段检测时间中检测装置0到n中的哪一个被激活。在缓冲存储器6中将结果作为数字结果值存入内部存储结构中。在从扫描器的最后一次扫描开始的时间内出现的测量信号的结果值中，对来自所有n个检测器的结果进行比较。相应的，各个数字结果值具有和检测器一样多的二进制位数。因此每一位都精确地表征了可能的I或Q分量之一。
另一种可能性是结果值是多位数，其可以解释为数组的地址。这些位还是表征了I或Q值。这些位的值(地址的内容)是由所分配的从检测器复位开始出现的测量值的个数确定的。因此，各个事件使地址的内容递增。这样，不仅能知道测量值的出现，还可以知道测量值的频率。这可以特别有利地用于，例如，对出现的I/Q分量的频率分布进行图形表示，例如，通过色标。
读取器7读出存储在缓冲存储器6中的结果值，并在图形显示8中逐个地水平显示出来。这样，实际上，根据时间获得了数字调制高频信号的眼开度。因为在短时间后达到了显示的最大时间表示范围，因此时间轴必须重新标定。为此，以恰当的方式对不同的结果值进行比较，以进行图形表示，所以在这种情况下也可对从测量开始的所有I/Q分量进行记录和表示。
结果值的比较可以用两种不同的方法进行。
对结果值进行比较、存储，然后进行图形表示。这种方法对于存储器要求不高，但是这种方法不能进行回溯表示(在时间范围内进行放大)。所有存储的结果值的最大数目保持不变，也即，与当前表示的时间范围无关。另外一种可能性是分别存储所有的结果值，仅为图形表示而对它们进行比较，而不改变这些结果值本身。这种方法对存储器的要求较高，特别是对于长时间的测量，但可以随后对于测量曲线上的任何位置进行放大显示。但是这样需要存储器有更多的存储空间。
图3示出了在20秒显示时间内64QAM信号的测量结果。该信号每2秒受到25ns宽的脉冲的干扰。该设备记录下所有的脉冲(无缝记录)。对于每一个脉冲，根据是一个码元还是两个码元被干扰，至少可以看到两个干扰测量点(I和Q分量)。在图3所示的图表中，星座图的垂直判定域边界(一8到+8)显示为水平线。比较后生成结果值的I和Q分量在判定边界内表示为20秒内的多个黑条；在此情况下，中间的间隔对应于眼图中的眼高(eye-height)。在各种情况中，由干扰脉冲产生的测量点由虚线标出。在图3中，在此使用的根据图1的n个检测器(例如n＝255)分配在右边所示的64QAM的星座图的垂直判定域边界上。
图4示出了4天显示时间的测量和显示。仍然是显示64QAM信号，其根据一天中的时间而受到周期性的升降干扰。在此情况下，原因可能是，例如，EMV问题或者温度差。表示为水平波浪线的两个I或Q分量之间的间隔再次对应于眼图中的眼高。
用户可以在很宽的范围内配置要显示的时间范围。用户定义的时间范围(例如1小时)开始从最小时间范围内(20秒)的显示开始。这段时间过去之后，设备自动切换到下一个最高时间范围(在此为40秒，等等)，直到最后在显示屏上显示了预期的时间范围。
接下来，显示切换到所谓的卷动模式，即，新的测量值添加在显示的右边，而在左边删除最早的测量值。因此，总是可以在显示中看到用户定义的完整时间范围，并且具有当前的测量值。可以显示的最大时间范围是1000天。即使在这种工作模式下也可以实现测量值的无缝记录。
在以上所述的基于64QAM的示例性实施例中，I和Q分量都是以叠加的方式进行评估和表示。当然也可以仅对I分量或仅对Q分量进行图形表示。在这种情况下，可以省去转换器2中的并行/串行转换，仅将I分量或Q分量提供给并行检测器4。评估和表示和上述一样。单独、同时表示I分量和Q分量也是可以的，例如，根据图2，不直接将I分量向着Q分量的方向向上旋转90°，而是向下旋转并平移，从而两个分量在显示中图形化地表示为分离的水平条。
图1所示的具有大量并行布置的阈值检测器的装置不仅有利于根据本发明的方法，而且对于传统星座图的表示也很有用，因为它可以实现从解调器提供的所有I/Q测量值的无缝评估。在表示传统星座图的情况下，实际出现的测量值中只有一小部分得到处理和表示。而利用本发明的装置，可以实现测量值的100％无缝记录，并且很短的脉冲干扰也可以记录下来，即使在传输中仅有一个码元被干扰。

Claims (10)

1. 一种用于对数字调制信号的I/Q分量进行图形表示的装置，其特征在于，包括：
I/Q解调器(1)，用于无缝地、连续地确定所要表示的数字调制高频信号的I和/或Q分量，其I输出端和/或Q输出端连接到多个并行布置的阈值检测器(4)；
所述多个阈值检测器(4)，它们分别被调节到I/Q分量显示范围内的不同阈值，输入端处的I/Q分量分别与后面的阈值进行比较，在所述多个阈值检测器的输出端生成二值信号，该二值信号表示输入的I/Q分量是高于还是低于该阈值；
扫描器(5)，其与这些阈值检测器(4)连接，按照预定的时间间隔扫描它们的状态，并进行比较，以生成结果值；以及
读取器(7)，其在显示装置(8)上对这些结果值进行图形表示。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述结果值和相关I/Q分量的判定域边界一起在显示装置(8)上并排地按时间图形表示为垂直幅度值。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
按照预定的时间间隔进行比较的结果值存储在缓冲存储器(6)中，以由读取器(7)读出进行图形表示。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
在将检测器(4)的状态复制到缓冲存储器(6)中之后，对这些检测器(4)进行复位以记录新的测量值。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
在I/Q解调器(1)和并行阈值检测器(4)之间设置有转换器(2)，通过该转换器(2)，仅将I分量或仅将Q分量串行地顺序提供给阈值检测器(4)。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述显示范围对于64QAM是-8到+8。
7. 一种使用权利要求1-6中任意一项所述的用于对数字调制信号的I/Q分量进行图形表示的装置对数字调制高频信号的I分量或Q分量进行图形表示的方法，其特征在于：
按时间并排地对按时间顺序测量的I和/或Q分量进行图形表示。
8. 根据权利要求7所述的方法，用于对数字调制高频信号的I和Q分量同时进行图形表示，其特征在于：
在一维中按时间并排地对按照时间顺序测量的I和Q分量进行图形表示。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
按照时间顺序无缝地测量I/Q分量并且按时间并排地进行图形表示。
10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
在各种情况下，对按照时间顺序的大量I/Q分量进行比较，以提供结果值，并且在显示器中并排地对这些时间顺序的结果值进行图形表示。
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