2.3.1. Các thiết bị phân tích vector
- Thiết bị Agilent 1680
Hình 2.15: Thiết bị phân tích vector tín hiệu số Agilent 1680
Thiết bị Agilent 1680 có dải tần làm việc là 200MHz và có thể nâng cấp lên 800MHz. Sử dụng hệ điều hành Windows®PC nên rất thân thiện với người sử dụng. Tuy nhiên thiết bị có hạn chế về bộ nhớ đệm (thông thường bộ nhớ đệm là 1-4Mb) và thời gian thực hiện phép đo dài(thời gian giữa 2 lần quét là 17s).
Hình 2.16: Thiết bị FSQ-K70 của hãng Rohde-Schwarz
Đây là dòng thiết bị hiện đại của hãng Rohde-Schwarz với dải tần làm việc lên tới 40GHz hoặc có thể nâng cấp tới 120GHz. FSQ-K70 cho phép phân tích các tín hiệu điều chế số BPSK, QPSK, OQPSK, π/4 DQPSK, 8PSK, D8PSK, 3π/8 8PSK, (G)MSK, 2, 4, (G)FSK, 16, 32, 64, 128, 256 (D)QAM, 8VSB. Các tham số thiết bị phân tích được phân tích I/Q, mẫu mắt tín hiệu, Vector tín hiệu, chòm sao, lỗi điêu chế, lỗi dòng bit giải điều chế, phân tích phổ, nhiễu bộ khuếch đại, … (chi tiết xem phụ lục 1, thiết bị FSQ-K70).
2.3.2. Quy trình phân tích vector
Phân tích vector tín hiệu điều chế số là một kỹ thuật đo đòi hỏi người thực hiện phải có nhiều kinh nghiệm cũng như kiến thức để thao tác và phân tích kết quả đo. Quy trình thực hiện phép phân tích gồm 6 bước [7]:
Hình 2.17: Các bước thực hiện phép phân tích vector tín hiệu điều chế số
- Bƣớc 1: bắt đầu đo
Hầu hết các thiết bị phân tích vector đều khá phức tạp về cấu tạo và phần mềm điều khiển
do đó thời gian khởi động thiết bị là tương đối mất thời gian. Đợi thiết bị khởi động hết các modul cần thiết cho phép đo. Chọn chức năng đo vector tín hiệu.
- Bƣớc 2: Kết nối máy đo
Có hai cách kết nối máy đo với hệ thống cần phân tích tín hiệu.
Kết nối thiết bị đo với hệ thống thông qua một thiết bị chia tín hiệu. Có thể dùng coupler hoặc một số thiết bị trong hệ thống có các điểm giám sát (test point). Phương
Bắt đầu đo Kết nối máy đo Thiết lập tham số Phân tích kết quả đo Thực hiện phép đo khác
Bước 1 Bước 2 Bước 3 Bước 4 Bước 5
Kết thúc Lƣu kết
quả đo
pháp này có ưu điểm là không làm mất dịch vụ nhưng lại làm suy giảm tín hiệu của hệ thống.
Hình 2.18: Sơ đồ kết nối thiết bị qua bộ chia
Kết nối trực tiếp với tín hiệu trong trường hợp không có bộ chia tín hiệu. Cách kết nối như vậy thường thực hiện với hệ thống mới triển khai hoặc hệ thống đã xảy ra lỗi mất dịch vụ.
Hình 2.19: Sơ đồ kết nối trực tiếp
- Bƣớc 3: thiết lập tham số
Để thực hiện đo phân tích vector tín hiệu điều chế thì cần thiết lập một số tham số cho máy đo như sau:
+ dải tần làm việc: giá trị của dải tần làm việc phụ thuộc từng công nghệ được sử dung, phụ thuộc vào loại máy đo (dải làm việc của máy đo phải lớn hơn dải tần cần đo thì kết quả mới chính xác).
+ Thiết lập kiểu đều chế tín hiệu: Tùy vào từng hệ thống mà các loại mã điều chế được sử dụng khác nhau. Hiện tại có có một số kiểu điều chế tín hiệu số như sau: ASK, PSK, FSK, QAM, MSK.
+ Thiết lập giá trị ngưỡng cho tín hiệu cần đo
Hình 2.20: Màn hình thiết lập các tham số phân tích vector tín hiệu của FSQ70
+ Chọn kiểu bộ lọc số, thông thường chọn kiểu bộ lọc Gauss + Chọn tần số trung tâm cho phép đo.
+ Chế độ đo: có thể chọn kiểu đo 1 lần, đo lấy giá trị trung bình hoặc kiểu đo liên tục. - Bƣớc 4: Phân tích kết quả đo
+ Chọn chế độ phân tích vector tín hiệu I/Q
+ Phân tích vector tín hiệu dưới dạng chòm sao tín hiệu, căn cứ vào độ tập trung của các chòm sao có thể kết luận được chất lượng của tín hiệu. Nếu các chòm sao có độ tụ cao có nghĩa là chất lượng tín hiệu tốt và ngược lại nếu vị trí phân bố của các chòm sao không tập trung thì tín hiệu bị nhiễu và xác suất xảy ra lỗi cao.
+ Phân tích lỗi điều chế tín hiệu QPSK (thường được sử dụng trong hệ thống 3G- WCDMA), chọn các tham số sau:
Tần số sóng mang : 789 MHz Mức tín hiệu : 0 dBm Kiểu điều chế : QPSK Mã hóa : Không Bộ lọc số : bộ lọc cosin, α = 0.35 Tốc độ ký hiệu : 24.3 ks/s
Mức tín hiệu tham chiếu : 5 dBm
Pha của các mức tín hiệu thông thường tương ứng như sau “00” ⇒ 45°, “01” ⇒ 135°, “10” ⇒ 215°, “11” ⇒ 315°.
Hình 2.21: Kết quả phân tích vector tín hiệu QPSK
Thiết bị đo hiển thị các tham số về khoảng sai số, pha tín hiệu, biến đổi thành phần I/Q, mẫu mắt tín hiệu, vector tín hiệu I/Q, biên độ các thành phần I/Q.
+ Phân tích tín hiệu điều chế trong hệ thống GSM, thiết lập Tần số sóng mang : 935.2 MHz
Kiều điều chế : DMSK
Hệ thống : GSM
Bộ lọc số : Gauß, BT =0.3 Tốc độ ký hiệu : 270.833 kbit/s
Thiết bị phân tích hiển thị các tham số về trường lỗi, lỗi pha, tần số sóng mang lỗi, độ dịch gốc trục I/Q, độ mất cân bằng I/Q.
+ Phân tích lỗi giải điều chế tín hiệu. Phép phân tích cho biết các lỗi về pha, biên độ, sự mất cân bằng các thành phần I/Q, dịch gốc I/Q trong quá trình giải điều chế tín hiệu số.
Hình 2.22: Kết quả phân tích lỗi giải điều chế tín hiệu GSM/EDGE
- Bƣới 5: lưu kết quả đo
Sau khi hoàn tất phép đo, thực hiện lưu kết quả đo để phục vụ báo cáo và thống kê số liệu. Các file kết quả thường được lưu dưới dạng định dạng riêng, tùy theo mỗi loại thiết bị đo của nhà sản xuất và phần mềm của nhà sản xuất. Có thể xuất file dưới dạng ảnh hoặc sử dụng phần mềm để chuyển về các định dạng phổ biến. Các kết quả đo có thể mở lại trên các phần mềm chuyên dụng trên máy tính để thuận tiện cho người phân tích. Một số thiết bị đo cho phép kết nối trực tiếp máy đo với thiết bị in để in kết quả đo.
- Bƣớc 6: kết thúc
Tắt nguồn máy đo sau đó ngắt các kết nối giữa máy đo với hệ thống. Chú ý để máy đo tắt hoàn toàn và để thêm một khoảng thời gian để máy xả bớt nhiệt trước khi bảo quản thiết bị đo.