Современная электроника №5/2020

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 55 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2020 Рис. 2. Входной и выходной сигналы при измерении КМШ Рис. 3. Кривые CCDF для традиционного испытательного сигнала для измерения КМШ (зелёная) и для сигнала 64QAM (красная) Эта кривая, которую называют про- филем мощности сигнала, показыва- ет период времени, в течение которого мощность сигнала превышает задан- ный уровень. Например, зелёная кри- вая на рисунке 3 показывает, что мощ- ность сигнала превышает среднюю мощность сигнала минимум на 6 дБ в течение 2% времени. Уровень искажений сильно зависит от мощности входного сигнала. Таким образом, для правильной интерпре- тации результатов необходимо учи- тывать профиль мощности испыта- тельного сигнала. Традиционный испытательный сигнал для измерения КМШпредставляет собой аддитивный белый гауссовский шум (AWGN). Про- филь мощности такого сигнала близок к гауссовской дополнительной функ- ции распределения. Зелёная кривая показывает (см. рис. 3), как выглядит такой сигнал на графике функции рас- пределения CCDF. Рабочий сигнал испытуемого устройства может иметь профиль мощности, значительно отличаю- щийся от профиля AWGN. Традици- онный испытательный сигнал для измерения КМШ изначально исполь- зовался для характеризации ана- логовых устройств, применявших- ся в телефонных сетях в ХХ веке. Эти устройства работали с большим количеством каналов с узкополосны- ми сигналами, которые в группе имели профиль мощности, близкий к профи- лю мощности AWGN. Многие сигналы с модуляцией OFDM (мультиплексирова- ние с ортогональным делением частот) имеют похожий профиль, потому что, как и в старых телефонных сетях, состоят из большого числа узкополос- ных сигналов с разными несущими. Но сигналы с одной несущей облада- ют профилем мощности, значитель- но отличающимся от профиля мощ- ности AWGN. Во многих случаях такие сигналы выбираются специально, посколь- ку их профиль мощности приводит к меньшим искажениям при пере- даче. Это, безусловно, относится к отдельным сигналам с модуляциями QPSK, QAM и APSK. Это справедливо и для сигналов с несколькими несущи- ми. Недавно были предложены новые схемы модуляции (например, OFDM с распределением DFT), которые моди- фицируют модуляциюOFDM для сни- жения пик-фактора и искажений при передаче. Именно профиль мощности сигна- ла оказывает влияние на искажения при прохождении через исследуемое устройство, поэтому отличие профи- лей мощности испытательного и рабо- чего сигналов может привести к непра- вильной интерпретации результатов испытаний. Красная кривая на рисун- ке 3 показывает профиль мощности для типичного сигнала с модуляцией 64QAM с одной несущей. Этот сигнал имеет явно меньший диапазон уров- ней мощности, чем AWGN, и никогда не превышает средний уровень мощ- ности более чем на 6 дБ. Скорее всего, измерение КМШс помощью такого сиг- нала даст совершенно иные результа- ты по сравнению с AWGN. Метод спектральной корреляции Создатели метода спектральной кор- реляции ставили перед собой задачу измерения КМШ с использованием испытательного сигнала, близкого по свойствам к рабочему сигналу испыту- емого устройства. Суть этого метода заключается в одновременном измерении входно- го и выходного сигналов испытуемо- го устройства и их сравнении во всей интересующей полосе частот. В линей- ной системе такое сравнение позволяет получить амплитудно-частотную харак- теристику (АЧХ) испытуемого устрой- ства. В нелинейной системе присут- ствуют два дополнительных фактора: Уровень сигнала, % Мощность, превышающая средний уровень, дБ 2% 0 100 10 1 0,1 0,01 6 12