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一种精密噪声信号发生器的卫通系统测试应用

一种精密噪声信号发生器的卫通系统测试应用 微波射频网
2023-10-18
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导读:Noicecom精密噪声信号发生器

卫星通信系统的实施余量定义为信号经过上行和下行链路设备后的恶化。

为了精确计算出这个余量,可以首先使用 Noisecom CNG-EbNo 系列等 EbNo 发生器来执行调制解调器的 IF 环回测试,以便找到不同 Eb/No 比值下的误码率 (BER)值 , 然后可以将这些值绘图,与所使用的数字调制方案的理论曲线进行比较。


此产生的差异称为调制解调器的实现损耗,该值用作测试第二部分的参考,在其中找到完整上行链路和下行链路的实现余量。



卫星通信系统的实施余量

Eb/No 是个没有量纲的数字,定义为传输信号的每比特能量与1Hz 热噪声功率(kT,其中 k 是玻尔兹曼常数,T 是系统噪声温度)之间的比值(通常以 dB 为单位) 。 


它与载噪比 (C/N)类似,但归一化为 1 Hz 和 1 位。 这种标准化意味着不用再关注带宽和比特率,并且允许比较不同数字调制方案的误码率性能。 


每个调制方案都有自己的理论 BER 与 Eb/No 图,也称为瀑布曲线,如下图所示:


图 1. 不同调制方案的理论 BER 与 Eb/No 图


然而现实世界中,系统中元件的和来自相邻发射机的干扰会导致这一理论条件无法得到满足。


如图1所示,误码率与Eb/No比值有关,衡量卫星通信系统完整性的一个重要指标是确保误码率尽可能低。 


误码率测试仪(BERT) 可通过回路模式,由调制解调器通过卫星系统发送数据,然后分析接收到的信号以确定误码数。

如果已传输 10,000,000 位数据,并且在接收信号上检测到一个错误,则相当于一千万分之一的错误率,即 1xE-7。 


为了自信地估计特定 Eb/No 比率的 BER,BER 测试可以运行数小时到数天。此,EbNo 发生器的输出必须非常稳定。

调制解调器IF环回测试,对于测试的第一部分,上变频器和下变频器与系统断开,并馈送调制解调器的输出。


通过 EbNo发生器并返回其输入,调制解调器设置为环回模式。

参考下面的框图,EbNo发生器将精确量的噪声注入到调制解调器的输出信号上,以便在其输入端建立准确的Eb/No比率。


Eb/No比率设置为低于调制解调器运行所需的最小值的值,然后增加直到同步 然后使用BERT测量该比率和更高Eb/No比率下的误码率,以绘制瀑布曲线。



图 2. 使用 Noisecom 的 CNG EbNo 系列仪器进行调制解调器 IF 环回测试的框图


整个系统的射频环回测试

再次参考框图,可以通过重复上述过程来找到完整上行和下行链路的实现余量,再次使调制解调器处于环回模式,但这次不需要 EbNo 生成器。 


使用功率计和精密衰减器,调从 HPA 输出的传输信号功率电平,以便在调制解调器的输入处设置正确的 Eb/No 比率,直到再次发现接收信号的误码率。


谱分析仪测量输入信号的 C/N 比,并使用以下公式将其转换为 Eb/No:

Eb/No = C/N * B/R


其中 B 是信号带宽 (Hz),R 是比特率(位/秒)。现在可以绘制完整上行/下行链路的瀑布曲线。


瀑布曲线和实施余量

将整个卫星系统测试得出的瀑布曲线与该特定数字调制方案的调制解调器 IF 环回测试图进行比较。


此,如果实施余量为 0dB,则整个系统具有与调制解调器本身相同的性,并且已经实现了理论上的最佳情况。 


绘图中的差异是由于相邻发射机干扰、大气条件、天线指向误差以及信号通过上行/下行链路设备的传播造成的。


图 3. 特定误码率的实现裕度


对于所使用的特定数字调制方案,整个过程应该以不同的数据速率重复,优先使用最大和最小速率以及另一个中间速率。

1dB 的实施余量意味着位能量 Eb 必须增加1dB,才能实现与调制解调器本身相同的 BER。句话说,噪声通过系统的上行和下行链路传播增加了 1dB。

结论

Noisecom CNG-EbNo 系列等 EbNo 发生器是测试系统中的重要组件,其作用是确定卫星通信链路的有效性和效率。 CNG-EbNo 是一款全自动精密信号噪声发生器,可设置并稳定地维持用户提供的载波与内部生成的噪声之间的高精度比率。 


仪器为电信行业的系统、设计和测试工程师提供了一个单一工具来生成精确的信噪比,从而从可重复的准确测试结果中增加信心。



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Noisecom是WTG (Wireless Telecom Group) 集团旗下全资子公司,总部坐落于新泽西州帕西帕尼,位于纽约市大都会区。


作为全球领先的射频、微波噪声源设计和制造商,其产品广泛应用于信号阻塞、加损、计量标校、抖动噪声加载、接收机性能等测试领域。


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