ES2250737T3 - Procedimiento y disposicion para la representacion grafica de las componentes i y/o q de señales digitales moduladas de alta frecuencia. - Google Patents

Abstract

Disposición para la representación gráfica de las componentes I/Q de señales digitales moduladas, caracterizada por un demodulador I/Q (1) para la determinación consecutiva sin huecos de las componentes I y/o Q de la señal digital modulada de alta frecuencia que se ha de representar, cuya salida I y/o Q está unida con una pluralidad de detectores de valores umbral (4) dispuestos en paralelo que están ajustados respectivamente a diferentes valores umbral dentro del intervalo de representación de las componentes I/Q, y en los que, respectivamente, se comparan las componentes I/Q en la entrada con estos valores umbrales, y en sus salidas se genera una señal binaria que muestra si las componentes I/Q de la parte de la entrada están por encima o por debajo de este valor umbral, y están previstos medios (5) que están unidos con las salidas de estos detectores de valores umbral (4), y que consultan sus estados en intervalos de tiempo y los concatenan para formar valores de resultado, así como medios (7) que representan de un modo gráfico estos valores de resultado en un dispositivo de visualización (8).

Description

Procedimiento y disposición para la representación gráfica de las componentes I y/o Q de señales digitales moduladas de alta frecuencia.

La invención se refiere a un procedimiento para la representación gráfica de componentes I y/o Q de señales digitales moduladas de alta frecuencia, como señales moduladas en cuadratura de amplitud (QAM) o señales moduladas en banda lateral residual (VSB), así como a una disposición para la realización de este procedimiento.

Para la evaluación y la supervisión de sistemas de comunicación modernos es necesario registrar las señales digitales moduladas de alta frecuencia usadas en este caso por medio de la técnica de medición. Este tipo de señales digitales moduladas de alta frecuencia están descritas a través del diagrama de constelación I/Q. Así pues, por ejemplo, del documento DE 195 47 896 A1 se conoce el hecho de representar el diagrama de constelación de este tipo de modulaciones digitales de orden elevado, por ejemplo 64 QAM, directamente para el observador en una pantalla de modo gráfico.

También se conoce ya el hecho de representar gráficamente en la pantalla las componentes I/Q medidas consecutivamente en el tiempo en el demodulador I/Q de un receptor o bien por separado o bien, dado el caso, también de modo común al mismo tiempo, sobrepuestas de tal manera que la distancia de las nubes de valores que representan los símbolos individuales en el diagrama de constelación aparezca en la pantalla como el denominado "diagrama de ojos". La denominada abertura del ojo representada de esta manera es una medida para la calidad de la modulación digital y de la transmisión de señal.

Una desventaja de estos tipos de representación conocidos es que no proporcionan una información suficiente sobre la evolución temporal de las interferencias que eventualmente existan, es decir, por ejemplo, sobre impulsos interferentes que aparezcan periódicamente. Adicionalmente, en el procedimiento de representación conocido sólo se muestra una pequeña parte de los datos I/Q que realmente existen, que son captados dentro de una pequeña ventana temporal y se representan en la pantalla. Una pluralidad de valores de medición no se registran en absoluto, y se originan grandes huecos de representación.

Debido a ello, el objetivo de la invención es indicar un procedimiento para la representación gráfica de las componentes I/Q de señales digitales moduladas de alta frecuencia que evite estas desventajas y también proporcione una información sobre la evolución temporal de la señal representada. Adicionalmente, es un objetivo de la invención el indicar una disposición con la que este tipo de componentes I/Q de señales digitales moduladas de alta frecuencia puedan ser mostradas sin huecos.

Este objetivo se consigue según la invención por medio de un procedimiento con las características de la reivindicación 6 y una disposición con las características de la reivindicación 1. Las variantes ventajosas se derivan de las reivindicaciones subordina-
das.

En el procedimiento conforme a la invención se representan las componentes I y/o Q medidas consecutivamente en el tiempo de modo gráfico en una pantalla. Así pues, el tiempo se representa gráficamente como otra dimensión. Con ello, por ejemplo, se puede reconocer una interferencia periódica de la señal de un modo seguro, que de otra manera no podría ser medida, o como consecuencia de su rara aparición no podría ser registrada de modo fiable. A pesar de ello, se puede medir de un modo preciso con el diagrama de ojos mencionado anteriormente a través de la distancia de las componentes I/Q representadas gráficamente la denominada abertura de ojo mínima, cuya evolución temporal se representa gráficamente. El procedimiento conforme a la invención está indicado para la representación gráfica de todas las señales digitales moduladas de alta frecuencia que están determinada por medio de las componentes I o Q o combinadas I/Q, por ejemplo para señales convencionales moduladas en cuadratura de amplitud (QAM) o para la modulación en banda lateral residual convencional en EE.UU. (por ejemplo, 8VSB).

Para la evaluación de señales de múltiples portadoras, se conoce como tal del documento DE 198 51 093 A1 el hecho de representar las componentes I y/o Q obtenidas por medio de la demodulación de las portadoras individuales dependiendo de la frecuencia en la pantalla de un dispositivo de visualización de modo gráfico una junto a otra. En este caso se evalúa respectivamente sólo una fracción de los valores I/Q transmitidos sobre una portadora. Una representación dependiendo del tiempo no está prevista en este procedimiento conocido.

La invención se explica a continuación con más detalle a partir de dibujos esquemáticos en ejemplos de realización. En los dibujos se muestra:

Fig. 1 un esquema básico de conexiones de la disposición conforme a la invención;

Fig. 2 un esquema básico del procedimiento conforme a la invención;

Fig. 3 un primer ejemplo de un resultado de medición y

Fig. 4 un segundo ejemplo de un resultado de medición.

La Fig. 1 muestra el esquema básico de conexiones de una disposición para la realización de un procedimiento conforme a la invención, y en concreto, por ejemplo, para una señal 64QAM. La señal de alta frecuencia modulada en QAM se demodula en un demodulador I/Q de un receptor 1, las componentes I/Q demoduladas sin huecos consecutivamente en el tiempo están disponibles en paralelo a la salida del demodulador para el procesado posterior. En el ejemplo de realización mostrado se han de evaluar las dos componentes I y Q, debido a ello, las componentes I y Q que llegan en paralelo son convertidas en un conversor 2 en componentes I/Q en serie, y son suministradas a un dispositivo de detección 3, que está formado por una pluralidad de detectores de valor umbral de amplitud 4 dispuestos en paralelo, de los cuales cada uno de ellos está ajustado a un valor umbral diferente 0 a n dentro de la región de representación del diagrama de constelación correspondiente, es decir, por ejemplo para 65 QAM de la región entre -8 y +8. Las salidas de estos detectores 4 están unidas con un dispositivo de consulta 5, a través del cual se consulta en intervalos de tiempo regulares de, por ejemplo, 100 ms, el estado correspondiente de los n detectores 4. Este resultado de la consulta se almacena de modo intermedio como valor resultado digital en un almacenamiento intermedio 6, y desde allí es leído por medio de un dispositivo de lectura 7 en intervalos de tiempo regulares, y es representado de modo gráfico en la pantalla de un dispositivo de cálculo y visualización 8 (pantalla y procesador digital de señales).

La Fig. 2 muestra de modo esquemático el principio del procedimiento conforme a la invención, y en concreto para una señal QAM cuyas componentes I y Q han de ser evaluadas. Las componentes I y Q entregadas en paralelo consecutivamente en el tiempo a la salida del demodulador I/Q se juntan para formar paquetes P del diagrama de constelación de una longitud de, por ejemplo, 100 ms. La componente I, en este caso, se gira en el sentido de la Fig. 2 90º, y debido a ello está orientada en la misma dirección que la componente Q en la dirección vertical. De esta manera se origina una representación unidimensional del diagrama de constelación. En este caso no se pierde ningún tipo de información. Estas representaciones I/Q unidimensionales de paquetes P de diagrama de constelación generados uno tras otro son representadas ahora gráficamente una tras otra, y con ello, el tiempo aparece en la visualización como una dimensión adicional.

Desde el punto de vista de la técnica de almacenamiento, esto se consigue con una disposición según la Fig. 1, haciendo que las componentes I/Q paralelas se conviertan en el conversor 2 en componentes en serie, y se suministren al dispositivo de detección 3 como componentes del mismo valor. Cada uno de los n detectores 4 constata cuál de las componentes I y Q suministradas en serie se corresponde con su valor correspondiente (por ejemplo de 0 a 255). Cuando una de las componentes I o Q se corresponde con el valor umbral correspondiente de un detector, entonces éste se activa y su salida pasa de 0 a 1. Después de un tiempo de medición determinado de por ejemplo 100 ms se constata entonces por medio del dispositivo de consulta 5 cuáles de los detectores 0 a n han sido activados durante este tiempo de medición, el resultado se almacena de modo intermedio en un almacenamiento intermedio 6 como valor de resultado digital. En este valor de resultado, así pues, están unidos todos los resultados de todos los n detectores que se han producido en el espacio temporal desde la última consulta de los detectores en la señal de medición. Cada valor de resultado digital, de esta manera, tiene tantas cifras binarias como detectores. Cada una de estas cifras caracteriza, con ello, de manera precisa, una de las posibles componentes I o Q.

Otra posibilidad es que los valores de resultado sean cifras de varias posiciones que se puedan interpretar como dirección de una matriz. Cada una de estas cifras vuelve a caracterizar un valor I o Q. El valor de estas cifras (contenido de las direcciones) se determina por medio del número de los valores de medición asignados que se hayan producidos desde la puesta a cero de los detectores. Cada suceso individual incrementa, con ello, el contenido de las direcciones. De esta manera, además de la simple aparición de un valor de medición, también se conoce su frecuencia. Se puede hacer un uso especialmente ventajoso de esta posibilidad para, por ejemplo, representar de modo gráfico por medio de una escala de colores la distribución de frecuencia de las componentes I/Q que se han producido.

Los valores de resultado almacenados en el almacenamiento intermedio 6 son leídos por medio de la unidad de lectura 7, y son representados horizontalmente uno junto a otro gráficamente en la pantalla 8. De esta manera se obtiene la abertura del ojo de la señal digital modulada de alta frecuencia, y en concreto dependiendo del tiempo. Puesto que la región de representación temporal máxima de la pantalla está agotada después de un breve periodo de tiempo, el eje de tiempo ha de ser escalado de nuevo a continuación. Para ello, se concatenan los diferentes valores de resultado para la representación gráfica de un modo adecuado, de manera que también en este caso se registren y se representen todas las componentes I/Q que se hayan producido desde el comienzo de la medición.

Esta concatenación de los valores de resultado puede efectuarse de dos maneras.

Los valores de resultado son concatenados, almacenados, y a continuación son representados gráficamente. Este procedimiento es muy eficiente desde el punto de vista del almacenamiento, si bien no permite ninguna representación extendida posterior (aumento en el intervalo temporal). El número máximo de los valores de resultado que se han de almacenar en total es constante, es decir, independiente del intervalo temporal representado en el momento.

Otra posibilidad viene dada por el hecho de almacenar de modo separado todos los valores de resultado, y concatenarlos sólo para la representación gráfica, sin modificar para ello los mismos valores de resultado. Este procedimiento, muy intensivo en almacenamiento, en particular en mediciones largas, permite, sin embargo, una representación aumentada a continuación de cualquier punto de la curva de medición. La necesidad de espacio de almacenamiento requerida, sin embargo, es considerablemente más elevada.

La Fig. 3 muestra el resultado de medición para una señal 64QAM con un tiempo de representación de 20 segundos. La señal se ha interferido con impulsos de una anchura de 25 ns cada 2 segundos. Todos los impulsos han sido registrados por el aparato (registro sin huecos). Por cada impulso se pueden ver al menos dos puntos de medición interferidos (componentes I y Q), dependiendo de si sólo ha sido interferido un símbolo, o los dos símbolos. En el diagrama de representación según la Fig. 3 están representados horizontalmente los límites del campo de decisión verticales del diagrama de constelación (de -8 a +8) como líneas horizontales. Las componentes I y Q unidas para formar un valor de resultado están representadas dentro de los 20 segundos entre estos límites del campo de decisión como bandas de bloque, la distancia entre ellas se corresponde con la altura del ojo definida en el diagrama de ojos. Los puntos de medición generados por medio de los impulsos interferentes están caracterizados respectivamente por medio de las flechas dibujadas punteadas. En la Fig. 3, a los límites del campo de decisión verticales representados a la derecha del diagrama de constelación para 64QAM también está asignado el número n correspondiente de los detectores usados en este caso según la Fig. 1 (por ejemplo, n = 255).

La Fig. 4 muestra otra medición y representación con cuatro días de tiempo de representación. Se vuelve a representar una señal 64 QAM que está sometida a una periodicidad de interferencias crecientes y decrecientes que es dependiente de la hora del día. Las causas, en este caso, pueden ser, por ejemplo, problemas de compatibilidad electromagnética o diferencias de temperatura. La distancia entre dos componentes I o Q representadas como líneas horizontales abombadas se corresponde de nuevo con la altura del ojo según el diagrama de ojos.

El intervalo temporal que se ha de representar puede ser configurado por el usuario dentro de unos límites amplios. Un intervalo temporal fijado por el usuario (por ejemplo 1 hora) se comienza en la pantalla en primer lugar en el intervalo temporal más pequeño (20 segundos). Cuando se ha alcanzado este espacio temporal, el aparato se conecta automáticamente en el intervalo temporal inmediatamente superior (aquí, 40 segundos, etc.) las veces que sean necesarias hasta que finalmente se representa en la pantalla el intervalo temporal deseado.

Entonces, la representación cambia al denominado modo rodante, es decir, los nuevos valores de medición se añaden en el borde derecho de la pantalla, mientras que los valores de medición más antiguos se borran en el borde izquierdo. De esta manera, en cualquier momento se puede ver el intervalo temporal especificado por el usuario en la pantalla con los valores de medición actuales. El intervalo de tiempo máximo representable es de 1000 días. También en este modo de funcionamiento se consigue un registro sin huecos de los valores de medida.

En el ejemplo de realización descrito hasta el momento, que se construye sobre 64QAM, se han evaluado y se han representado superpuestas las dos componentes I y Q. Naturalmente, también es posible únicamente una representación gráfica de las componentes I o Q solas. En este caso, se prescinde de la conversión paralelo/serie en el conversor 2, y sólo se suministran las componentes I o las componentes Q a los detectores 4 en paralelo. La evaluación y representación se queda tal y como se ha descrito anteriormente. También es posible una representación simultánea separada de las componentes I y Q, haciendo que, por ejemplo, según la Fig. 2, la componente I no se gire directamente 90º hacia arriba en la dirección de la componente Q, sino que, por el contrario, se gire hacia abajo y posteriormente de desplace, de manera que las dos componentes se representen gráficamente como bandas de medición horizontales en la pantalla.

La disposición representada en la Fig. 1 con una pluralidad de detectores de valores umbrales dispuestos en paralelo no sólo representa una ventaja para el procedimiento conforme a la invención, sino que se podría usar de un modo ventajoso también para la representación clásica del diagrama de constelación, ya que hace posible una evaluación sin huecos de todos los valores de medición I/Q entregados por el demodulador. En la representación clásica del diagrama de constelación, siempre se ha procesado y se ha representado únicamente una pequeña fracción de los valores de medición que realmente se han originado. Con la disposición conforme a la invención es posible un registro de valores de medición 100% sin huecos, y también se pueden registrar interferencias con impulsos muy cortos, incluso cuando sólo se ha interferido un único símbolo en la transmisión.

Claims (9)

1. Disposición para la representación gráfica de las componentes I/Q de señales digitales moduladas, caracterizada por un demodulador I/Q (1) para la determinación consecutiva sin huecos de las componentes I y/o Q de la señal digital modulada de alta frecuencia que se ha de representar, cuya salida I y/o Q está unida con una pluralidad de detectores de valores umbral (4) dispuestos en paralelo que están ajustados respectivamente a diferentes valores umbral dentro del intervalo de representación de las componentes I/Q, y en los que, respectivamente, se comparan las componentes I/Q en la entrada con estos valores umbrales, y en sus salidas se genera una señal binaria que muestra si las componentes I/Q de la parte de la entrada están por encima o por debajo de este valor umbral, y están previstos medios (5) que están unidos con las salidas de estos detectores de valores umbral (4), y que consultan sus estados en intervalos de tiempo y los concatenan para formar valores de resultado, así como medios (7) que representan de un modo gráfico estos valores de resultado en un dispositivo de visualización (8).

2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque los valores de resultado se representan gráficamente conjuntamente con los límites del campo de decisión de las componentes I/Q respectivas en el dispositivo de visualización (8) como valores de amplitud verticales unos junto a otros en función del tiempo.

3. Disposición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los valores de resultado concatenados en intervalos de tiempo se almacenan en un almacenamiento intermedio (6) y se pueden leer por medio de un dispositivo de lectura (7) para la representación gráfica.

4. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque después de la copia de los estados de los detectores (4) en el almacenamiento intermedio (6), estos se ponen a cero para un nuevo registro de valores de medición.

5. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque entre el demodulador I/Q (1) y los detectores de valores umbral (4) paralelos está dispuesto un conversor (2) por medio del que opcionalmente se suministran sólo las componentes I o Q o las componentes I y Q en serie consecutivamente a los detectores de valores umbral (4).

6. Procedimiento para la representación gráfica de las componentes I y/o Q de señales digitales moduladas de alta frecuencia con una disposición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las componentes I y/o Q medidas consecutivamente en el tiempo se representan gráficamente en función del tiempo una junto a otra.

7. Procedimiento según la reivindicación 6 para la representación gráfica simultánea de las componentes I y Q de señales digitales moduladas de alta frecuencia, caracterizado porque las componentes I y Q se representan gráficamente en una dimensión en función del tiempo una junto a otra.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque las componentes I/Q son medidas sin huecos temporalmente una tras otra, y son representadas gráficamente en función del tiempo una junto a otra.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque una pluralidad de los valores de las componentes I/Q temporalmente consecutivas son concatenados, respectivamente, para formar valores de resultado, y estos valores de resultado temporalmente consecutivos son representados gráficamente unos junto a otros en una pantalla.