无线电检测中眼图的分析

通过图1和图2可以发现：(1)算法本身是可行的。在高信噪比下，图2中的星座图，每一个调制点上星座点收敛范围很小，很精确。这表明该算法可以很精确地将16QAM信号还原出来。反映到图2中的眼图上，举个例子，在横坐标为5的位置上，一共有4个交点。每个交点都是星座图上的星座点，即最佳采样点，它与星座图上的点是一致的。因为一致，所以这里的每个交点的收敛范围越小，相对距离越大，"眼睛"就睁得越开，这时就说明信号的传输质量就越高，噪声干扰校(2)由于算法本身可行，那么为什么还会出现图1的结果呢？这是因为图1的解调条件所导致的。接收机工作在实际监测环境中，存在大量的噪声干扰。同时，因为是非协作通信，很多参数需要顾及，存在偏差。因此得到的星座图和眼图就如图1所示。可以看到，只能从星座图中分辨出这是一个16QAM信号，但是每个星座点的收敛范围很大，甚至几乎都连到了一块。反映到眼图上，作为最佳采样点的4个交点，变成了一条有一定宽度的线条，垂直相对距离也变小了，"眼睛"张开很校这就是实际条件与理想条件下接收机解调结果的对比图。

为了表示一般性，再分别给出BPSK、QPSK、8PSK的实际监测环境下解调的星座图和眼图对比。这里，发送端信号源的码元速率都给定为50 kHz，信号幅度为-40 dBm，信号载频为1.555 GHz，经过滚降系数为0.35的成形滤波器处理。测量结果如图3~图5所示。

其中，BPSK信号的I路眼图即为图3中所示，而其Q路眼图则由零值附近上下浮动的值组成。其他信号的I、Q两路信号眼图是类似的。可以看到，相位调制点数越多，噪声干扰的影响越大，特别是8PSK信号，"眼睛"几乎没有张开。

这样的眼图，是否能达到现代无线电监测的目的？或者说，这样的眼图，是不是就是不好呢？需要明确的是，眼图是用来实时反映信号传输质量的一种手段。眼图本身并没有质量好坏的差别。正确的眼图是能够真实反映无线电传输系统质量的。并不是串扰的眼图就一定不对，有很大可能串扰是由于噪声干扰造成的。真正衡量眼图的标准是能否达到监测的目的。

与理想条件下的眼图绘制相比，不同的监测目的，关注的重点是不同的。例如，监测工作人员更看重接收信号的调制方式，那么解调算法的精度上就可以适当放宽要求，只要能明确是何种调制方式即可，而在算法收敛的速度上就要有所提高。这样的结果，就会使得星座图中最佳采样点离散性很大，眼图中"眼睛"张开程度变小，但是收敛速度很快，可以在数据长度很短的一个数据包内就完成解调，分辨出该信号是何种调制方式。因此，根据不同的需要，眼图绘制算法中控制解调速度和解调精度的参数也要相应调整。由于本文所使用解调算法更注重解调速度，因此在精度方面有所牺牲，图3~图5中的星座图和眼图就是使用该算法产生的。

4.眼图误差影响分析

实际监测环境中，在明确了工作目的后，影响眼图实时反映信号传输质量的误差主要有以下几种：

(1)信号载频估计

由于是非协作通信，发送端以一个相对于监测机未知的载频来携带信号进行传播，接收端需要对载频进行估计，进而搬移至零中频。在这个过程中，由于噪声和算法的影响，必然会产生载频估计偏差。一般来说，载频越大，估计频率偏差越大，但是该偏差相对于载频的比例是很小的，以本文使用的接收机为例，约为0.000 1%。因此，频率偏差对于接收端是存在影响的，但相对影响较小。

(2)码元速率估计

码元速率估计是算法解调中重要的一个步骤。如果码元速率的估计偏差较大，就会校错发送端的时钟，时钟同步就很难达到，眼图中各个最佳采样点相邻的波形就会互相交叉串扰在一起。相比于载频，码元速率估计偏差对于接收端解调效果影响较大。码元速率估计的绝对偏差随着码元速率的增加而增加，不过码元速率估计偏差的相对增长最好控制在一个较低的增长速率。例如，码元速率如果提升了几百千赫兹，那么估计偏差就要控制在相对提升几百赫兹，甚至几十赫兹的范围内。

(3)解调算法同步

同步问题始终是监测通信中非常重要的问题。关于同步，已经有大量的文献论述其方法。而现代监测技术要求的不仅仅是同步准确度，还有同步的速率。这二者是不可兼得的，需要根据实际工作目的对算法进行调整。在协作通信中同步准确度很重要，而在一些无线电监测环境中，同步速率很重要。

(4)各类噪声

噪声的影响是普遍存在的。监测接收机的系统噪声、低通滤波器噪声、自由传播空间的噪声等，都会对眼图产生不同的影响，而且是随机的。噪声的存在