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Fundamentos de Análisis de Señal - Contenido educativo

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Subido el 3 de abril de 2022 por Pedro Luis P.

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Seminario sobre los modernos analizadores vectoriales de señal, por KEYSIGHT.

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Este seminario está pensado como una continuación del de analizadores de espectro, por lo que en ocasiones haré referencia al otro seminario que hicimos ayer y cuya grabación está disponible. 00:00:05
En cuanto a lo que sería la agenda de hoy, bueno, pues vamos a empezar con una pequeña introducción a lo que sería el análisis vectorial de señal, básicamente de dónde viene esto, 00:00:16
Y luego entraremos en lo que es el análisis de una modulación vectorial. Continuaremos con el tipo de medidas que se suelen hacer cuando se está haciendo un análisis de este tipo de señales. 00:00:26
Y bueno, continuaremos con una descripción de un software específico y finalizaré con una demo muy cortita. 00:00:41
En esta transparencia podemos ver a la izquierda la imagen de lo que sería la portada del Hewlett Packard Journal de diciembre del 93. 00:00:50
Bueno, en esta revista HP presentó el primer analizador vectorial de señal del mundo. 00:00:59
Y bueno, pues gracias a este instrumento, por primera vez fue posible ofrecer capacidades de análisis de espectro convencional junto con un completo conjunto de medidas basadas en lo que es el procesado digital de señal. 00:01:05
Y bueno, pues la verdad es que este avance era necesario para poder extender las capacidades tradicionales de análisis de espectro y poder medir la variación en el tiempo del espectro de la señal y las complejidades de las modulaciones digitales. 00:01:18
Por ejemplo, en la imagen concretamente, en esta portada, se está mostrando un espectrograma. Este tipo de representación que estaba disponible en el analizador vectorial de señal lo que hace es añadir un tercer eje, un eje de color, que al añadirlo a la traza tradicional de análisis de espectro nos permite obtener mucha información del contenido frecuencial de una señal que está cambiando rápidamente. 00:01:31
Concretamente, este espectrograma representa más de 300 barridos del espectro que ocurren en los primeros 20 milisegundos del transitorio de encendido de un transmisor. 00:01:56
Entonces, en el eje horizontal estamos representando la frecuencia, mientras que en el eje vertical vamos acumulando barridos en el tiempo. 00:02:06
Es decir, cada barrido ha sido comprimido para ocupar tan solo una línea de la gráfica, de forma que lo que sería el nivel de señal, la intensidad de la señal existente, se muestra en un código de colores. 00:02:16
Una escala de colores que se suele llamar como escala de temperatura, en el que el valor más potente tiene un color más cálido y el valor menos potente un color más frío. 00:02:29
Bueno, esto nos va a permitir revelar efectos que de otra manera serían muy difícil observar. 00:02:37
Por ejemplo, además de ofrecernos una gran cantidad de información, podemos ver cómo las bandas laterales de distorsión del transmisor que ocurren durante el transitorio se ven claramente. 00:02:45
Y bueno, aunque sólo está aquí en la gráfica representado unos pocos milisegundos de lo que sería el transitorio encendido, y además vemos que hacia abajo de la gráfica, hacia tiempos más modernos, porque lo más antiguo queda arriba, pues que van desapareciendo esos efectos, esas bandas de distorsión. 00:02:58
Y luego también es posible ver que cada vez que la señal cambia, la frecuencia está cambiando o estirando, pues esas bandas laterales de distorsión como que desaparecen por un corto de tiempo, por un instante. 00:03:21
Bueno, pues aunque lo que es el analizador vectorial de señal nació como un instrumento más, pues hoy en día es básicamente una herramienta software. 00:03:35
Es decir, lo que es la tecnología de los ordenadores ha evolucionado tanto que es posible ejecutar los algoritmos del analizador de señal del VSA en un programa que se ejecute en prácticamente cualquier PC. 00:03:50
Y esto nos permite utilizar diferentes receptores que digitalicen esta señal y le pasen los datos a lo que sería el software del VSA para que los procese. 00:04:09
Pero comentábamos en detalle el diagrama de bloques del analizador de espectro tradicional en el seminario de ayer y vimos que los analizadores de espectro, siendo los instrumentos más utilizados en medida de radiofrecuencia y cubriendo amplios rangos de frecuencia con un gran rango dinámico y muy buena precisión en las condiciones adecuadas, 00:04:20
pues no son quizá lo más adecuado para hacer medidas en comunicaciones digitales. 00:04:42
De hecho, la mayoría de las comunicaciones digitales tienen variaciones en el tiempo 00:04:49
y es muy complicado medirlas con precisión utilizando analizadores de barrido. 00:04:53
Y esto se debe, por ejemplo, a limitaciones del filtro de IF. 00:04:59
Es decir, el filtro de IF necesita un tiempo para poder estabilizarse 00:05:02
y entonces no puedo hacer un barrido a cualquier velocidad 00:05:07
Porque si la señal no ha estado estabilizada, pues distorsionaría. Entonces, cuando el filtro es muy estrecho, se produce que tenemos tiempos de barridos muy, muy extensos. 00:05:09
Y es necesario utilizar filtros de vídeo y tiempos de barrido muy extensos para que un analizador analógico pueda realizar medidas precisas en señales que están variando continuamente en el tiempo. 00:05:23
Y bueno, por supuesto, sin información vectorial no es posible hacer una demodulación de señales vectoriales. 00:05:34
Otra de las cosas que podemos ver es que el diagrama de bloques de un analizador de espectro moderno ha variado bastante con el clásico cronológico. 00:05:43
¿Qué es lo que ocurre? Que, por ejemplo, el elemento detector, el digitalizador, está mucho antes en la cadena de la señal, 00:05:55
haciendo que prácticamente toda la IF del instrumento sea digital en vez de tener bloques analógicos. 00:06:01
Esto es una gran ventaja, sobre todo a la hora de procesar la señal, 00:06:08
permitiendo tener diferentes aproximaciones que nos dan ventajas en rango dinámico, precisión o velocidad. 00:06:12
Otro de los detalles a tener en cuenta es que justo después del digitalizador 00:06:20
es posible seleccionar si lo que se quiere es hacer un análisis por barrido o por FFT. 00:06:23
Y esto, bueno, pues en función de la señal que estemos analizando nos va a dar grandes ventajas. 00:06:28
Por ejemplo, si el rango dinámico es importante en tu medida, probablemente lo que quieras hacer es un análisis por barrido. 00:06:34
Pero si lo que necesitas es una velocidad de barrido superior en rangos de frecuencia muy estrechos, seguramente el barrido por FFT sea tu mejor opción. 00:06:41
Aquí lo que podemos ver es el diagrama de bloques del analizador vectorial de señal. 00:06:52
Entonces, como se puede apreciar, el diseño es muy diferente y los datos lo que hacen es que son capturados y después de la digitalización se van a transformar en valores IQ. Luego hablaremos un poco más de detalle de esto. 00:06:59
Estos valores IQ, a su vez, son procesados en el dominio del tiempo para poder obtener información de la señal tanto en el dominio del tiempo como en el dominio del espectro, gracias a la transformación por una FFT o a la demodulación. 00:07:14
Entonces, básicamente, un VSA es un sistema digital que utiliza los datos digitalizados y algoritmos matemáticos para realizar el análisis de los datos. 00:07:28
El software del VSA es capaz de conectarse con muchos tipos distintos de receptores, esto lo veremos después, y eso nos va a permitir un análisis completo de la señal en cualquier punto de diseño del sistema. 00:07:40
Es decir, si yo estoy diseñando un sistema desde la etapa de diseño en la que estoy con herramientas de simulación, yo ahí puedo utilizar un VSA. En los primeros prototipos, en la etapa digital, en la etapa de red, en todas las etapas, yo puedo utilizar un VSA para analizar qué es lo que le está pasando a la señal y si alguno de los elementos me está introduciendo un error no deseado en mi sistema. 00:07:52
Entonces, lo que sería el VSA es una potente herramienta para lo que sería la demodulación y análisis de señales vectoriales. 00:08:15
La principal característica es que puede medir y gestionar datos complejos. Es decir, me estoy refiriendo a información de magnitud y fase. 00:08:29
Y de hecho se llama vectorial porque los datos que contienen magnitud y fase realmente son vectores. Entonces son vectoriales. 00:08:39
Y con la instrumentación adecuada, el VSA va a cubrir un amplio rango de frecuencia y, bueno, teniendo en cuenta que hoy en día la instrumentación moderna normalmente preserva la información de fase, nos va a poder proporcionar datos vectoriales que el VSA va a utilizar para hacer ese análisis en tanto del dominio del tiempo o de la frecuencia o de la modulación. 00:08:47
Además, una de las ventajas del análisis por FFT es que para anchos de banda muy estrechos es mucho más rápido ir cogiendo trozos del espectro y procesarlos mediante la FFT que realizar un barrido y esperar a que los filtros de IF se vayan estabilizando. 00:09:13
Otra de las ventajas que nos proporciona un analizador vectorio de señal es que es posible grabar la señal de interés y posteriormente utilizar los datos grabados para analizar la señal en detalle, pudiendo por tanto hacer medidas de señales en diferentes tecnologías de comunicaciones simultáneamente. 00:09:31
Por ejemplo, en esta gráfica yo estoy mostrando una señal 5G y una señal 4G que las dos han sido capturadas simultáneamente y estoy haciendo la demodulación de las dos tecnologías a la vez. 00:09:53
Por tanto, podríamos con una grabación de una señal, incluso con un ancho de banda bastante extenso en el que las señales estén repartidas en ese ancho de banda, ver qué influencia tienen cada una de esas señales en las demás ya que la captura ha sido simultánea, es decir, todas estaban presentes durante la captura y al demodularlas voy a ver qué efectos están teniendo esas otras señales, por ejemplo. 00:10:06
Vamos ahora, el siguiente punto de la agenda, a ver en qué consiste el análisis de modulaciones vectoriales. 00:10:31
Y bueno, pues una de las primeras cosas que te voy a contar es cuál es la diferencia entre una modulación vectorial y una modulación digital. 00:10:40
Es decir, la modulación digital o modulación digital es un término utilizado en comunicaciones terrestres de radio y satélite 00:10:48
para hacer referencia a una modulación en la que los estados digitales, los unos y ceros, se van a representar por variaciones ya sea en amplitud, en frecuencia, en fase o en ambas. 00:10:57
Y esto son variaciones de la señal portadora. 00:11:09
Entonces, aunque estamos hablando de modulación digital, realmente es una modulación completamente analógica. 00:11:12
Y este tipo de modulación se puede conseguir mediante esquemas analógicos de modulación como pueda ser AM, FM o PM. 00:11:18
que es modulación por amplitud, modulación por frecuencia o modulación por fase. 00:11:27
Sin embargo, en la práctica se utiliza la modulación vectorial para transmitir esta información digital. 00:11:34
La modulación vectorial es muy importante porque se puede utilizar para generar posiciones arbitrarias de amplitud y fase. 00:11:41
En este esquema, la información digital de banda base se separa en dos componentes, 00:11:48
Una componente en fase y otra en cuadratura. Y al combinarlos se produce la señal moduladora en banda base. La característica más importante de las componentes IQ es que son ortogonales entre sí, es decir, son independientes. 00:11:52
Y para un valor digital concreto, que le llamaremos símbolo, sería un puntito naranja que vemos en la gráfica, la combinación de la señal I y de la señal Q forma un vector con un módulo y fase concretos. 00:12:06
El receptor simplemente tendrá que proyectar sobre cada eje este vector para recuperar los valores de I y de Q de la señal en un momento dado y obtener, por tanto, la información digital. 00:12:20
Y en función del número de bits que queramos agrupar para formar un símbolo, la representación de estos símbolos llamada constelación tendrá un número concreto de símbolos. 00:12:31
Es decir, si yo tengo 4 bits por símbolo, esto implica que habrá 2 elevado a 4, es decir, 16 símbolos en la constelación, y la forma en la que estos 16 símbolos estén distribuidos en la constelación me indicará un tipo u otro de modulación vectorial. 00:12:43
En este caso, por cómo están distribuidos, lo que tenemos es una modulación vectorial 16 QAM. 00:13:02
La señal irá pasando de un símbolo a otro a una velocidad concreta, y a esto lo vamos a llamar tasa de símbolo. 00:13:09
La tasa de símbolo es muy importante porque lo que nos va a determinar es qué ancho de banda necesitamos para esta señal. 00:13:17
Además, en las transiciones entre símbolos, el paso no suele ser perfecto, quedando por tanto los símbolos distribuidos como una nubecilla cerca del punto donde en teoría deberían estar. 00:13:26
Esto hace que a la hora de interpretar un símbolo, si el símbolo recibido corresponde a un valor de bits o a otro, tengamos que tomar una decisión. 00:13:38
Y a esta decisión la voy a llamar detección del símbolo. 00:13:46
El umbral de detección o el valor límite para considerarlo un símbolo u otro es la mitad de la distancia entre esos dos símbolos. 00:13:49
Entonces, cuantos más símbolos haya en una modulación, más bits vamos a poder transmitir por símbolo, pero también al estar más cerca unos símbolos de otros, va a hacer que esa modulación sea más sensible en perfecciones, ya sean por ruido, por imperfecciones del sistema o por lo que sea. 00:13:58
Y esto lo veremos con más detalle más adelante. 00:14:19
Para crear la señal vectorial, lo que vamos a hacer es separar las fases de la señal, teniendo, digamos, que la señal Y y la señal Q estén desfasadas 90 grados entre sí. 00:14:23
de tal manera que después de ese desfase 00:14:38
además suben en frecuencia, se combinan 00:14:43
y con eso tendría la señal compuesta, la señal modulada 00:14:45
y Q. Si queremos 00:14:48
demodular, bueno, pues es muy sencillo 00:14:51
lo que tendríamos que hacer es, esa señal que nos viene 00:14:54
desfasarla a 90 grados 00:14:57
y ya nos quedaríamos con la componente 00:15:00
en fase y la componente en cuadratura 00:15:03
Que recordemos, como son señales ortogonales, son independientes entre sí y no se ven afectadas. 00:15:06
Si volvemos al diagrama de bloques, podemos ver que algunos instrumentos realizan conversiones de frecuencia antes de llegar al digitalizador. 00:15:13
Mientras que otros, como por ejemplo los osciloscopios, digitalizan directamente la señal. 00:15:22
Al VSA le van a ir bien los dos métodos. 00:15:28
Lo que necesita es la señal digitalizada y luego se encarga él de realizar la separación de los componentes I y Q para su posterior análisis. 00:15:30
Veremos cómo funciona esto en lo que sería el VSA. 00:15:43
Entonces, el VSA permite representar la información obtenida de muchas formas, como por ejemplo, podemos ver la constelación arriba a la derecha. 00:15:49
Podemos ver las transiciones que hay entre cada uno de los puntos de la constelación, que sería el diagrama IQ. 00:15:59
Podemos ver la magnitud del vector error, hablaremos luego de ese vector de error. 00:16:05
Podemos ver incluso tablas de resumen en la que se muestran los errores más importantes en la modulación 00:16:10
e incluso la secuencia de bits implicada por los símbolos recibidos. 00:16:18
En esta slide, por ejemplo, estamos mostrando la trayectoria que ha seguido la señal pasando de símbolo a símbolo, lo que es el diagrama de IQ. 00:16:22
Bueno, pues en este caso es una señal QPSK que consta de cuatro símbolos. 00:16:36
Al tener cuatro símbolos tiene dos bits por símbolo. 00:16:40
Y para demodularla, entre otras cosas, es necesario no solamente conocer la tasa del símbolo, 00:16:43
la velocidad a la que está cambiando de uno a otro, 00:16:47
sino también otros parámetros como, por ejemplo, el filtro utilizado en la señal. 00:16:49
Por ejemplo, un filtro RRC, Rurico-Sainz, con alfa de 0.35. 00:16:55
Por ejemplo, aunque la modulación vectorial depende de tres parámetros, es decir, la I, la Q y la evolución en el tiempo, en este diagrama no se puede ver el tiempo ya que quedaría perpendicular a la pantalla. 00:17:00
Pero si pusiéramos un marcador en esta gráfica y lo fuéramos moviendo, el marcador iría siguiendo la evolución en el tiempo de esta señal. 00:17:17
Y en la siguiente gráfica, en esta otra gráfica, lo que estamos mostrando es una constelación. Entonces, los círculos rojos van a indicar la posición que, en teoría, debería tomar el símbolo recibido para estar dentro de los límites de error. 00:17:26
Pero claro, la señal es una señal real, no es una señal ideal, y por tanto los símbolos van a aparecer como una nubecilla cerca del valor esperado. 00:17:42
Cuanto mejor sea la calidad de la señal, más concentrados van a estar, y si la señal tiene muchos errores, pues se van a ir dispersando por el diagrama. 00:17:51
Aquí lo que comento es lo que es el LVM. Antes he comentado que el LVM se puede medir, etc. 00:18:03
¿Qué es SVMS? Esa magnitud del vector error es un parámetro que se calcula haciendo la diferencia entre el vector de referencia, donde debería haber caído el símbolo, y el vector del símbolo medido. 00:18:08
Entonces la diferencia entre esos dos vectores me va a dar el vector de error. Este vector de error va a tener una magnitud. La magnitud del vector de error es ese EVM, que no debemos confundir con el error de magnitud en mi símbolo o, por ejemplo, el error de fase o similar. 00:18:23
Entonces, es importante no confundir este EVM con otros errores. El EVM es una figura de mérito, es decir, me va a indicar cómo de buena o mala es una modulación en función de si ese EVM es alto o es bajo. 00:18:42
Y otros errores que podríamos evaluar son, por ejemplo, el error de fase que esté teniendo o la distribución del EVM en el tiempo o en el espectro. Y esta información es importante porque nos puede informar de qué cosas pueden estar ocurriendo. 00:19:01
Recuerdo una vez que teníamos una modulación y el EVM parecía que estaba bien y estábamos viendo el error en el espectro que tenía este EVM y veíamos que parpadeaba, con lo cual nos extrañó mucho. 00:19:19
Lo pusimos para ver la evolución de este vector de error en el tiempo y veíamos que iba como pulsado, iba como a pulsos, a ráfagas. Y claro, pues nos llamó mucho la atención. Entonces, extendimos el análisis para ver otras señales que pudieran estar presentes y vimos que aunque la señal de estudio en este caso era una señal de LTE en 900 MHz, a pesar de que estábamos ahí, pues había otra señal, una Wi-Fi que estaba en 2,4 GB y que iba pulsada. 00:19:33
y, curiosamente, la ráfaga en el tiempo de esa señal Wi-Fi coincidía perfectamente con cómo iban esas ráfagas que yo tenía en el EVM de la DLTE. 00:20:02
Es decir, la señal Wi-Fi, que estaba lejos y con una potencia relativamente débil, me estaba influenciando en el vector de error de mi señal DLTE. 00:20:13
Entonces, eso lo descubrimos gracias al poder representar este tipo de información. 00:20:21
Son, digamos, representaciones que nos van a dar información importante. 00:20:27
Si nos fijamos en lo que sería, en lo que es la, otros errores que puedo ver, y en este caso en la constelación, bueno, pues cosas que puedo observar es el cómo van a variar esos símbolos con respecto a la teoría. 00:20:31
Y si yo tengo que la nubecilla de símbolos se va distribuyendo, se va dispersando, pues puedo tener ruido aleatorio. Pero si yo veo que la distribución de símbolos está como comprimida, pues puede ser que yo tenga una distorsión AM-AM o que yo pueda tener una distorsión AM-PM. 00:20:49
Si yo tengo ruido de fase, lo que voy a ver es cómo se desplazan radialmente. Yo voy a poder visualizar si tengo distorsión por interferencia entre símbolos, si voy a poder tener espurios. 00:21:07
En fin, voy a poder ver si hay un desequilibrio en la ganancia entre amplitud y fase, con lo cual, en vez de quedar, por ejemplo, más o menos cuadrada, quedaría un poco más romboédrica. 00:21:27
En fin, voy a poder evaluar un montón de errores visualizando la constelación. 00:21:37
Y otro detalle que quería comentar es que cuantos más símbolos tenga una constelación, más vulnerable será esa modulación a posibles fuentes de error. 00:21:44
Porque la distancia entre símbolos es menor. 00:21:55
Otra de las representaciones, por ejemplo, la tabla de errores, es una herramienta muy potente, quizá de las más potentes, porque me permite visualizar muy rápidamente no solamente cuál es el UVM promedio, sino también cuál es el máximo UVM que estoy teniendo, en qué símbolo, otro tipo de errores. 00:21:59
e incluso ver los bits que están siendo recibidos, porque lo que está haciendo es traducir los símbolos a los bits equivalentes. 00:22:18
Lo que es el análisis vectorial de señal hoy en día está disponible en varias herramientas, es decir, los analizadores de señal tienen modos de funcionamiento 00:22:27
que demodulan un estándar específico de comunicaciones y muestran información como la que hemos comentado, constelación, EVM, etc. 00:22:37
Y ahora voy a centrarme en lo que sería el software del 89600, el software de VSA. 00:22:47
Entonces, si volvemos a lo que es el diagrama de bloques, es posible separarlo en dos partes principales. 00:22:57
La primera es el bloque de digitalización, la parte que tenemos a la izquierda. 00:23:04
Este bloque va a depender del elemento que estemos utilizando para capturar la señal. 00:23:09
Y como veremos en la siguiente transparencia, hay muchos elementos que pueden aportar estos datos al software del VSA. 00:23:13
Y este segundo bloque corresponde al VSA propiamente dicho, lo que nos va a permitir tener una arquitectura muy flexible. 00:23:21
El frontend, o el elemento que proporciona los datos digitalizados, va a determinar parámetros como el rango de frecuencia, el ancho de banda instantáneo, rangos de potencia, etc. 00:23:32
Y va a ser nuestro VSA el que nos dé toda esa potencia o capacidad de modulación. 00:23:43
Aquí lo que estaría viendo es la enorme variedad de elementos que pueden aportar estos datos al VSA. 00:23:51
Y de hecho esta transparencia no es completa. 00:24:00
Es decir, yo aquí tengo analizadores de espectro de banco, analizadores de mano, osciloscopios, analizadores lógicos, 00:24:02
transceptores PXI, en fin, incluso herramientas de diseño, de simulación en diseño de circuitos, etc. 00:24:11
Y no he puesto otra herramienta que también comunica con el VSA como, por ejemplo, un analizador vectorial de redes o un PNA. 00:24:19
Un peñal es capaz de, además de hacer su medida de parámetros S, hacer una análisis espectral e incluso pasar los datos al VSA para hacer un análisis más detallado de esa señal. 00:24:27
Otra de las capacidades importantes del VSA es la de hacer múltiples medidas simultáneamente. 00:24:41
¿Y con esto a qué me estoy refiriendo? Me estoy refiriendo a que yo soy capaz de tener distintas tecnologías capturadas a la vez y de modular cada una de ellas simultáneamente. 00:24:48
Y el cómo acceda a esta información, pues bueno, tenemos que ver que depende de cómo me estoy conectando con el hardware, pero una de las cosas también más importantes es que simultáneamente puedo ver la información de cada uno de estos estándares. 00:25:03
De hecho, yo puedo poner la configuración de ventanas que yo quiera. Yo puedo poner hasta 20 ventanas y en cada ventana puedo poner 20 marcadores. Y luego, de cada una de esas ventanas, yo puedo representar informaciones tan diferentes como puedo hacer la tabla de símbolos, la constelación, el espectro, la evolución en el tiempo, en fin. Tengo infinidad de formas de representar esa información. 00:25:18
A la hora de conectarme con el hardware yo puedo utilizar un único hardware y que este hardware vaya cambiando su configuración en la forma que tiene de capturar los datos o podría este hardware simplemente quedarse fijo en una configuración con un ancho de banda concreto y darme ese ancho de banda y yo trocearlo a la hora de procesarlo. 00:25:41
En fin, puedo hacer un montón de configuraciones. O incluso podría tener varios hardware, conectarme a distintos elementos que me estén dando esa información y utilizar todos esos flujos de datos para hacer mi análisis. 00:26:05
De hecho, esto es ya un resumen de cómo puedo hacer. Yo puedo hacer una medida compartida, simultánea, en la que yo adquiero una única vez. Esto estaríamos, por ejemplo, en el primer caso, en la arriba. Yo adquiero con el ancho de banda que tenga y luego esas datos, yo voy a lanzar varios threads, varios hilos concurrentes en el que yo voy a analizar una parte de ese espectro en cada uno de estos hilos, de tal manera que yo puedo tener medidas totalmente simultáneas. 00:26:19
yo puedo tener múltiples cajas independientes 00:26:47
en las que yo voy a sincronizarlas 00:26:51
para obtener las medias sincronizadas 00:26:52
la ventaja es que con respecto a lo anterior 00:26:54
aquí yo tengo un ancho de banda ilimitado 00:26:56
en el sentido de que yo puedo tener 00:26:58
tanto ancho de banda como me proporcionen 00:26:59
las cajas que estoy utilizando 00:27:02
bueno pues 00:27:04
en este caso yo voy a poder tener 00:27:06
un montón de 00:27:08
elementos 00:27:10
que me den esa información y yo puedo 00:27:12
jugar con temas como 00:27:14
disparo y cosas por el estilo 00:27:16
y otra de las 00:27:17
cosas que puedo hacer es 00:27:20
en la misma caja hacer una 00:27:21
conmutación rápida, es decir 00:27:24
sintonizar 00:27:25
en distintas frecuencias el analizador 00:27:27
y obtener información 00:27:30
de distintas adquisiciones 00:27:32
en este caso pues evidentemente 00:27:34
tiene que ser secuencial porque 00:27:36
cuando yo estoy adquiriendo de una manera no puedo estar 00:27:37
adquiriendo en otro sitio 00:27:40
diferente 00:27:42
por las limitaciones que pueda tener ese hardware 00:27:42
pero yo puedo ir conmutando de una configuración a otra para obtener toda esa información. 00:27:46
¿En cuanto a qué tipos de señal soy capaz de demodular con este software? 00:27:56
Bueno, pues hay más de 75 estándares de tecnología que puedo demodular, 00:28:00
pero es que además soy capaz de demodular señales que no son estándares. 00:28:04
Es decir, yo puedo hacer medidas custom de una modulación APSK a medida que sea específica de tu aplicación y que no sea un estándar. 00:28:09
O que tenga también un custom IQ o custom FDM o lo que sea. 00:28:19
Incluso soy capaz de, con este software, hacer análisis de señales radar o de señales que son pulsos para aplicaciones que puedan ser quizá más del entorno de defensa. 00:28:24
Puedo hacer un montón de medidas. Y yo puedo hacer un análisis espectral muy detallado, tanto de señales analógicas como de señales vectoriales. 00:28:42
E incluso yo puedo hacer análisis de medidas en sistemas de estímulo y respuesta. Es decir, yo podría tener un sistema en el que yo estoy evaluando un amplificador y quiero ver cómo comprime. 00:28:57
Pues yo puedo hacer medida antes del amplificador y después del amplificador. Si yo solo tuviera un elemento detector, yo podría en la medida de antes del dispositivo, del DUT, grabarla y luego compararla con la medida después del DUT. 00:29:14
De tal manera que yo puedo hacer gráficas tipo compresión AM-AM o efectos AM-AM, AM-PM, en fin, ver cómo me ha variado el espectro, si me ha cambiado las relaciones en el ruido, si ha cambiado de portadora o de frecuencia, en fin. 00:29:30
Puedo hacer un montón de análisis comparando esa entrada y esa salida. 00:29:47
Y de hecho, si además el elemento que me está proponiendo esta información, si el frontend tiene capacidades de análisis de tiempo real, yo podría configurar una máscara espectral de tal manera que con esta máscara espectral configure el disparo de adquisición. 00:29:52
De tal manera que yo podría estar monitorizando el espectro y en caso de que ocurra una interacción específica con mi máscara espectral, registrar, empezar a hacer una grabación o lo que quisiera. 00:30:17
De hecho, hay seis formas de interactuar. Una de ellas es que la señal esté presente y desaparezca, que aparezca o que cruce de abajo arriba o de arriba abajo. 00:30:29
En fin, y esas interacciones es lo que me van a permitir dispararme cuando ocurre un evento concreto. 00:30:40
Este ejemplo es un ejemplo de una modulación de LTE en la que lo que estamos mostrando son diferentes usuarios que hay en la trama. 00:30:50
Cada uno lo estoy poniendo con un código de color distinto para que sea muy sencillo visualizar dónde está cada uno de ellos 00:31:02
o incluso si mantengo ese código de colores para ver en la constelación cuáles son los símbolos de cada uno de ellos o en el UVM, en lo que sería el espectro de este UVM, dónde está cada uno de ellos, qué nivel de error están teniendo. 00:31:08
De tal manera que yo puedo hacer una representación de muchos parámetros de una señal relativamente compleja de forma que se pueda ver de manera sencilla qué está ocurriendo con cada uno de estos elementos. 00:31:25
Y, bueno, os comentaba, como es posible grabar esa señal, una de las cosas que yo puedo hacer es diferenciar entre el trigger que yo estoy utilizando para grabar la señal de luego el trigger que estoy utilizando para visualizar esa señal. 00:31:38
Es decir, yo podría haber grabado un montón de tiempo y luego decir, bueno, eso ha sido un trigger de grabación y ahora yo quiero tener un trigger distinto en el que visualizar ciertos eventos. 00:31:52
Es más, incluso yo puedo coger y a esa grabación, digamos, recortarla en tiempo o incluso yo de una grabación, de un recorrido grande de frecuencia, centrarme, sintonizarme en un punto concreto de frecuencia, en un centro y un span concretos y además en un tiempo. 00:32:03
Y esa zona en la que me estoy centrando, exportarla como una nueva forma de onda. Para lo que sea, ya sea para volcarla en un generador de señal y reproducirla, o porque quiero analizar eso, o por lo que fuera. Tengo esa capacidad adicional. 00:32:21
Por supuesto, una de las cosas es que es posible disponer de una licencia de prueba para evaluar este software, esta solución, pero además una vez que finaliza ese periodo de prueba, el software se pone en un modo que llamamos modo demo. 00:32:40
En el modo demo lo que hace es, la única funcionalidad que no tengo es conectarme con un hardware real. No me puedo conectar con un hardware real, pero tengo un montón de señales pregrabadas que puedo visualizar, puedo analizar, hay un montón de ayuda. 00:32:57
Entonces, es un software muy interesante desde el punto de vista formativo. No solamente para el cómo se demodulan ciertas señales, sino en qué consisten ciertas tecnologías. Con lo cual, lo que es la ayuda del software es una documentación o biblioteca de datos muy, muy interesante. 00:33:13
Y bueno, pues ahora voy a pasar a una corta demostración en la que voy a mostrar el análisis de una señal que tiene una compartición dinámica de espectro. 00:33:29
En este caso sería cuando tenemos la señal 5G en modo non-standalone, en la que en la misma trama, en la misma señal, se va a enviar información de 4G y de 5G. 00:33:45
Lo que voy a hacer es mostrar un poquillo cómo crearía esta señal y cómo la analizaría, pero de una manera bastante breve. 00:33:58
Vale, pues aquí tendríamos el VSA y bueno, para esta pequeña demo una de las cosas que podría comentar es que estoy con hardware simulado como vemos aquí abajo y yo tendría que conectarme al hardware real para medir. 00:34:07
Un momentito antes de conectarme ahí, voy a hacer una cosa, voy a cargar una señal, una QPSK súper sencilla, para comentar dos cositas. 00:34:28
Esta es la señal QPSK que quería mostraros brevemente para comentaros. 00:34:37
En el VSA la información viene siempre en el dominio del tiempo y a través de la FETE os voy a mostrar el espectro. 00:34:43
¿Qué pasa si yo quiero estrechar aquí el filtro de solución porque lo quiera más estrecho y ver esto con más puntitos? 00:34:49
Bueno, pues en ese caso tengo que incrementar el número de puntos en el dominio del tiempo, con lo cual me vendría al filtro de resolución y le diría que lo que quiero son más puntos. 00:34:55
Y tendría ahí mi señal con más puntos. 00:35:05
¿Qué más cosillas? Yo puedo ajustar el rango de visualización, pero como esto es una señal que yo he grabado, solamente afectaría al rango de visualización. 00:35:11
Bueno, el rango de captura sigue siendo el mismo. 00:35:21
Pero bueno, si yo quisiera demodularla, yo me puedo venir a, bueno, tengo un montón de formatos para venir a propósito general a la digital. 00:35:23
Y bueno, voy a hacer que se vean todas las pantallas, o sea, todas las ventanas. 00:35:35
Yo tengo aquí mi señal y no veo nada. ¿Por qué? Porque no he configurado mi demodulador. 00:35:39
Como está en rojo, igual no se ve muy bien. Voy a cambiarlo un momentito aquí. 00:35:44
Y en verde a lo mejor será un poco mejor. 00:35:47
Vale, tengo que configurar el demodulador, pues vamos a por ello. 00:35:55
Yo me vengo y le digo el tipo de modulación que tengo. 00:35:59
Hay un montón de tipos que puedo seleccionar, en este caso es una QPSK. 00:36:02
Otra de las cosas que le tengo que decir es cuál es la tasa de símbolo, que yo sé que son 50 kilos símbolos por segundo. 00:36:07
Y veríais que esto ya se ve bastante bien. 00:36:14
¿Qué son los puntos por símbolo? 00:36:17
En la transición entre punto y punto, yo le digo cuántos puntos quiero que tome. 00:36:18
Si solo toma uno, pues toma el del símbolo. 00:36:23
Si le digo dos, tomará un punto intermedio. 00:36:25
Y así, para ver estas transiciones en mi diagrama IQ de una manera más suave. 00:36:27
Igualmente, yo veo aquí que esto baila mucho. 00:36:32
Bueno, yo puedo incrementar el número de símbolos a evaluar. 00:36:35
En este caso, pues tengo 501. 00:36:40
Y veo que el primer dígito ya está estable. 00:36:41
Pues yo sé que mi UVM es mejor de un 0,4%, ¿vale? 00:36:44
Porque son 300 milipercento. 00:36:49
Es decir, 0,3 y pico, pues mejor de 0,4, ¿vale? 00:36:52
No le he dicho el filtro porque mi filtro es un Routrex Cosine con un alfa de 0,35, 00:36:58
que es lo que viene por defecto, con lo cual no me ha hecho falta cambiarlo. 00:37:04
Pero bueno, yo podría decirle que me buscase pulso si es mi alba pulsada, 00:37:07
que me buscas en la constelación, por ejemplo 00:37:11
una combinación 0-1 00:37:13
entonces él busca y a partir de ahí me va mostrando 00:37:14
¿vale? 00:37:17
lo que pasa es que al ser una grabación relativamente corta 00:37:18
bueno, pues como que le pasa eso a la señal 00:37:21
¿no? si esto fuese una señal en vivo 00:37:23
no estaría parpadeando 00:37:24
tanto, por así decirlo 00:37:27
y bueno, pues tengo un montón de cosillas, pero 00:37:28
lo que me interesa es ir a lo que os comentaba 00:37:30
¿no? la señal 00:37:33
así un poco más compleja, un poco más laboriosa 00:37:34
y enseñarla 00:37:37
muy brevemente 00:37:38
Entonces, lo primero que voy a hacer es cambiar al hardware y le voy a decir que se conecte con mi analizador. 00:37:40
Entonces, según él vaya a adquirir del analizador, la configuración cambia. 00:37:48
Yo tengo aquí mi señal. Yo sé que esta señal es una señal de LTE que ocupa 20 MHz y lo sé porque la he configurado. 00:37:54
De hecho voy a pasar un segundito al generador, al software de generación para que lo veáis. 00:38:04
Este sería el software de Signal Studio para generar, en este caso, la señal de 5G. 00:38:11
Y si me voy a lo que sería la portadora, lo que yo estoy viendo es una configuración genérica. 00:38:17
Yo tendría que cargar mi configuración, que sería esta de aquí. 00:38:25
Y lo que me interesa que veáis es, esta es la 5G que va a ir en una LTE, es decir, estos espacios en blanco es para que la LTE, el 4G, tenga su información y la información de 5G va a ser la información de control y estas tramas en verde. 00:38:29
Es importante porque luego vamos a verlo en el analizador. 00:38:46
En cuanto a la de 4G, bueno, pues tengo también un generador de 4G. 00:38:51
Este es el Signal Studio para LTE, para 4G. 00:38:55
Y si me voy a la estructura de trama, aquí al downlink, 00:38:59
pues lo que voy a ver es los espacios que he dejado en blanco para que quepa la 5G 00:39:01
y la información de usuario que yo tengo en la de 4G. 00:39:06
Lo otro que veíamos aquí es cómo sería en el espectro, esto es tiempo, 00:39:11
y aquí estaría viendo cada una de las subtramas que componen mi señal. 00:39:17
Esto serían los valores IQ y si me voy a lo que sería el espectro, esto es como me quedaría el espectro. 00:39:23
Entonces, yo toda esta información la puedo tener en mi software de generación. 00:39:29
Es decir, y para la de 5G lo mismo, yo voy a generar aquí mi información de control, mis datos de usuario 00:39:35
y yo podría estar viendo sus valores IQ y podría estar viendo también lo que sería el espectro. 00:39:40
Lo que me interesa es esto. Vamos a volver al VSA. Aquí en el VSA lo que voy a hacer es, le voy a decir que me coja un span, por ejemplo, de 30 MHz, 00:39:48
le voy a pedir que me ajuste el rango 00:40:00
le voy a pedir que me ajuste el rango 00:40:03
y bueno pues como veo pocos puntitos 00:40:08
pues le voy a pedir que me dé 00:40:11
unos cuantos puntos más 00:40:12
entonces nada yo por ejemplo 00:40:14
podría aumentarlo 00:40:17
pues prácticamente hasta lo que quisiera 00:40:19
lo que pasa es que 00:40:20
igual puedo saturar mi PC 00:40:22
entonces como con esto me valdría 00:40:23
perfectamente 00:40:27
el análisis 00:40:27
Perfecto. 00:40:31
Yo me puedo venir aquí a tipo de análisis y decirle que es 5G New Radio. 00:40:32
Y aquí tendría que hacer toda una configuración que es bastante más elaborada que la que veíamos antes. 00:40:38
Porque cuando me voy a las propiedades del modulador, pues ya tengo toda mi estructura de trama, 00:40:43
con mis señores de sincronismo, con un montón de cositas. 00:40:48
Mi sistema de download en el Channel, etc. 00:40:51
¿Qué ocurre? 00:40:54
Que yo todo esto ya lo he configurado y entonces lo que voy a hacer es cargar la configuración para que lo veamos. 00:40:56
Voy a hacer un recall del setup. Voy a coger el setup de mi señal 5G y lo voy a abrir. Una de las primeras cosas que vemos es que lo tengo en single para que si yo hago cambios no tarde en actualizarlos. 00:41:00
y lo que estoy viendo es mi señal de 5G, aquí tendría lo que sería el espectro tridimensional para ver dónde están cayendo los puntos de mi señal 00:41:23
y esto es lo que quería mostraros antes en el generador, mostraba que las tramas, estos son digamos la estructura de la trama, 00:41:36
los 10 milisegundos y cada uno de los milisegundos 00:41:47
con las subtramas 00:41:50
esto está en blanco para dejar espacio 00:41:50
para 4G y esto también 00:41:53
mientras que esto es lo que estoy utilizando 00:41:55
esto es muy parecido a lo que estábamos viendo 00:41:57
yo lo estoy haciendo, esa emulación 00:41:59
y aquí veo pues 00:42:01
lo que sería mi constelación, mis usuarios 00:42:02
etcétera, pero yo he dicho 00:42:05
que aquí tengo además 00:42:07
una señal 4G aparte de esta 00:42:08
5G, bueno pues igual 00:42:11
yo aquí lo que haría es en el tipo 00:42:13
de medida, decirle que me crease una nueva medida, en este caso pues DLT, y sobre esa 00:42:15
nueva medida hacer la configuración necesaria. Como igualmente es una configuración relativamente 00:42:26
laboriosa, porque si yo me fuese al setup de medida y a las propiedades del modulador, 00:42:35
pues aquí tengo que cambiar también un montón de parámetros, pues lo que voy a hacer es 00:42:39
cargar el setup que previamente he hecho. 00:42:44
Este es el setup en el que tengo las dos señales. 00:42:49
Y una vez que me carga el setup, lo voy a dar a play una vez para que me actualice 00:42:58
la información y lo que puedo ver es que tengo 00:43:02
sigo teniendo mi representación tridimensional 00:43:09
de lo que es la potencia recibida de 5G, porque esto es de 5G 00:43:15
yo aquí tengo 4G, yo aquí tengo 5G y yo tengo 00:43:18
mis tablas de errores, de información, etc. Yo tengo aquí mi estructura de trama, es decir, de la trama LTE, la información de LTE y los espacios libres para que vaya a 5G, 00:43:22
de lo que es la señal de 5G, pues lo mismo. Y si yo cogiera y, por ejemplo, vamos a hacer una cosa, vamos a llevar esta aquí y vamos a llevar esta otra aquí. 00:43:36
y yo le digo que me solape 00:43:48
las dos constelaciones 00:43:52
bueno, pues esto es lo que está ocurriendo 00:43:56
esto es lo que se está enviando 00:43:58
en el que yo tengo una 256 QAM 00:43:59
en LTE, una 64 QAM 00:44:02
al revés, 256 QAM 00:44:05
en 5G, perdón 00:44:08
una 64 QAM 00:44:09
en 4G 00:44:12
las informaciones de control, etc. 00:44:14
y aquí, una de las cosas que yo podría ver 00:44:16
si cierro esta 00:44:18
ventana para hacerlo más grande, es que si yo solapo esta información con esta otra, 00:44:20
esta es la estructura de trama que se está enviando a mis usuarios. Esto es el downlink 00:44:29
en lo que yo tengo esa compartición de espectro. Entre 5G y 4G van conjuntas, coexisten, y 00:44:37
para el non-standalone así es como iría inicialmente. Y bueno, pues esto era brevemente 00:44:45
lo que os quería comentar de las capacidades de análisis que tiene el VSA. 00:44:51
Idioma/s:
es
Autor/es:
Adolfo del Solar
Subido por:
Pedro Luis P.
Licencia:
Dominio público
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Fecha:
3 de abril de 2022 - 0:05
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