3. Диаграммы состояний

Если аналоговый сигнал - это непрерывная функция изменения состояний, то цифровой сигнал может быть представлен в виде нескольких дискретных состояний, которые проходит сигнал. В связи с этим возникает задача анализа этих дискретных состояний с учетом ис­пользуемых в современных телекоммуникациях принципов цифровой модуляции сигнала. Для этого комплексная амплитуда сигнала обычно представляется в полярных координатах (комплексной амплитудой сигнала называется его часть, отделенная от гармонической функ­ции, например, для сигнала S = A^iwt, A(t) - комплексная амплитуда сигнала). Если пред­ставить сигнал в виде суммы синфазного (сигнал I) и смещенного на 90° относительно син­фазного (сигнал Q) сигналов, то полученное представление будет являться графиком в коор­динатах I-Q. В современных системах радиосвязи широкое распространение получили раз­личные типы фазовых модуляций. Диаграмма представляет собой набор точек, соответст­вующих дискретным состояниям модулированного сигнала (рис. 5). Такие диаграммы называются диаграммами состояний.

Диаграммы состояний представляют собой диаграммы сигнала в полярных координатах с накоплением, цифровой сигнал проходит на диаграмме состояний характерные для него точки. Цифровая форма сигнала определяет точечную структуру диаграммы состояний (ко­нечное количество состояний сигнала). Для каждого типа модуляции диаграмма состояний своя и несет информацию о параметрах тракта в целом, работе модемов, эквалайзеров и дру­гих устройств, принимающих и передающих модулированные сигналы.

Рис. 5. Примеры диаграмм состояния основных типов модуляции

Диаграммы состояния имеют особое значение для анализа модулированных сигналов так как в принятой технологии построения фазовых модуляторов и демодуляторов используется принцип разделения цифрового сигнала на две составляющие I и Q (например, на рис. 6 представлена схема модулятора квадратурной амплитудной модуляции QAM).(Квадратурная (амплитудная) модуляция (КАМ, КАМн; англ. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)) — разновидность амплитудной модуляциисигнала, которая представляет собой сумму двух несущих колебаний одной частоты, но сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90°, каждое из которых модулировано по амплитуде своим модулирующим сигналом)

Рис. 6. Структурная схема модулятора QAM

Диаграммы состояний и глазковые диаграммы анализируют амплитудно-фазовые ха­рактеристики сигналов, однако различие в методах представления приводит к тому, что оба типа диаграмм сигналов взаимно дополняют друг друга. Глазковые диаграммы наиболее эффективны при анализе изменений в структуре волнового фронта сигнала, тогда как диа­граммы состояний являются хорошим средством для анализа процессов модуляции и де­модуляции.

Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что и в том и в другом случае диаграмма формирует­ся с накоплением данных, т.е. суммой параметров, измеренных через определенные проме­жутки времени. Поэтому фактором, определяющим использование обоих типов диаграмм, является цифровая природа сигнала. Для анализа аналоговых сигналов глазковые диаграммы и диаграммы состояний не имеют особого смысла.