Отображение диаграммы глаз сигнала временной области
Набор средств связи/раковины связи
Коммуникационный набор инструментов Поддержка HDL/Коммуникационные раковины
Блоксеть/утилиты смешанного сигнала
Панель инструментов/утилиты SerDes
Блок диаграммы глаз отображает несколько трасс модулированного сигнала для получения диаграммы глаз. Можно использовать блок для отображения характеристик модуляции сигнала, таких как эффекты формирования импульсов или искажения канала. Дополнительные сведения см. в разделе Анализ диаграммы глаз.
Блок диаграммы глаз имеет один входной порт. Этот блок принимает вектор столбца или скалярный входной сигнал. Блок принимает сигнал со следующими типами данных: двойное, одиночное, базовое целое и фиксированная точка. Перед отображением результатов блока все типы данных отображаются как двойные.
Чтобы изменить отображение диаграммы глаз, выберите View > Configuration Properties или нажмите кнопку Configuration Properties 
(). Затем выберите вкладки Главная (Main), 2D гистограмма цвета, Оси (Axes) или Экспорт (Export) и измените настройки.
Display mode - Режим отображенияLine plot (по умолчанию) | 2D color HistogramРежим отображения диаграммы глаз, указанный как Line plot или 2D color histogram. Выбор 2D color histogram делает вкладку гистограммы доступной.
Настраиваемый: Да
Enable measurements - Включить измерения off (по умолчанию) | onУстановите этот флажок, чтобы включить измерение входного сигнала.
Show horizontal (jitter) histogram - Гистограмма дрожания дисплеяoff (по умолчанию) | onУстановите этот переключатель для отображения гистограммы дрожания. Это также можно получить с помощью кнопки гистограммы на панели инструментов.
Этот параметр доступен, если выбран режим отображения 2D color histogram и выберите Включить измерения.
Show vertical (noise) histogram - Отображение гистограммы шумаoff (по умолчанию) | onУстановите этот переключатель для отображения гистограммы шума. Это также можно получить с помощью кнопки гистограммы на панели инструментов.
Этот параметр доступен, если выбран режим отображения 2D color histogram и выберите Включить измерения.
Do not show horizontal or vertical histogram - Не показывать горизонтальную или вертикальную гистограммуon (по умолчанию) | offУстановите этот переключатель для отображения ни шума гистограммы, ни дрожания гистограммы.
Этот параметр доступен, если выбран режим отображения 2D color histogram и выберите Включить измерения.
Show horizontal bathtub curve - Показать горизонтальную кривую ванныoff (по умолчанию) | onУстановите этот флажок, чтобы отобразить горизонтальную кривую ванны. Для этого также можно воспользоваться кнопкой кривой ванны на панели инструментов.
Этот параметр доступен, если выбран параметр Включить измерения (Enable measurements).
Show vertical bathtub curve - Показать вертикальную кривую ванныoff (по умолчанию) | onУстановите этот флажок для отображения вертикальной кривой ванны. Для этого также можно воспользоваться кнопкой кривой ванны на панели инструментов.
Этот параметр доступен, если выбран параметр Включить измерения (Enable measurements).
Eye diagram to display - Схема глаз для отображенияReal only (по умолчанию) | Real and imaginaryВыберите либо Real only или Real and imaginary для отображения одной или обеих глазных диаграмм. Для выполнения измерений глаз этот параметр должен быть Real only.
Настраиваемый: Да
Color fading - Затухание цветаoff (по умолчанию) | onУстановите этот флажок, чтобы замирать точки на экране по мере увеличения интервала времени после их первой печати.
Настраиваемый: Да
Этот параметр доступен только в том случае, если выбран режим «Отображение». Line plot.
Samples per symbol - Образцы на символЧисло выборок на символ, указанное как положительное целое число. Используйте команду с символами на трассировку, чтобы определить количество выборок на трассу.
Настраиваемый: Да
Sample offset - Смещение образцаСмещение образца, указанное как неотрицательное целое число, меньшее, чем произведение выборок на символ и символов на след. Смещение обеспечивает количество выборок, которые необходимо пропустить перед выводом на печать первой точки.
Настраиваемый: Да
Symbols per trace - Символы на трассировкуЧисло символов, выводимых на печать на трассировку, указанное как положительное целое число.
Настраиваемый: Да
Traces to display - Количество отображаемых трассЧисло трасс, выведенных на график, указанное как положительное целое число.
Настраиваемый: Да
Этот параметр доступен только в том случае, если выбран режим «Отображение». Line plot
Title - Этикетка заголовкаМетка, которая отображается над графиком диаграммы глаз.
Настраиваемый: Да
Show grid - Переключить сетку областиon (по умолчанию) | offУстановите этот флажок, чтобы включить и выключить сетку.
Настраиваемый: Да
Y-limits (Minimum) - Нижняя граница оси y-1.1 (по умолчанию) | скалярМинимальное значение оси Y.
Настраиваемый: Да
Y-limits (Maximum) - Верхний предел оси y1.1 (по умолчанию) | скалярМаксимальное значение оси Y.
Настраиваемый: Да
Real axis label - Метка реальной осиReal Amplitude (по умолчанию)Текст, отображаемый в области вдоль действительной оси.
Настраиваемый: Да
Imaginary axis label - Метка воображаемой осиImaginary Amplitude (по умолчанию)Текст, отображаемый в области вдоль воображаемой оси.
Настраиваемый: Да
Вкладка гистограммы 2D доступна при нажатии кнопки гистограммы или при установке режима отображения 2D color histogram.
Oversampling method - Метод избыточной дискретизацииNone (по умолчанию) | Input interpolation | Histogram interpolationМетод избыточной выборки, указанный как None, Input interpolation, или Histogram interpolation.
Чтобы как можно быстрее нарисовать диаграммы глаз, установите для метода избыточной дискретизации значение None. Недостаток отсутствия избыточной дискретизации состоит в том, что графики выглядят пиксельными, когда число выборок на трассу невелико. Чтобы создать более гладкие, менее пикселизированные графики с использованием небольшого количества выборок на трассу, установите метод избыточной дискретизации в значение Input interpolation или Histogram interpolation. Input interpolation является более быстрым из двух способов интерполяции и дает хорошие результаты, когда отношение сигнал/шум (SNR) является высоким. При более низком SNR этот метод избыточной дискретизации не рекомендуется, поскольку он вносит смещение в центры диапазонов гистограмм. Histogram interpolation не так быстро, как другие методы, но он обеспечивает хорошие результаты, даже когда SNR низкий.
Настраиваемый: Да
Color scale - Цветовая шкалаLinear (по умолчанию) | LogarithmicЦветовая шкала графика гистограммы, указанная как Linear или Logarithmic. Установить масштаб цвета в Logarithmic если определенные области диаграммы глаз включают непропорциональное количество точек.
Настраиваемый: Да
Панель инструментов содержит кнопку сброса гистограммы, 
которая сбрасывает внутренние буферы гистограммы и очищает дисплей. Эта кнопка недоступна, если установлен режим отображения Line plot.
Export measurements, histograms and bathtub curves - Экспорт измерений, гистограмм и кривых ванныOff (по умолчанию) | offУстановите этот флажок, чтобы экспортировать измерения диаграммы глаз в рабочую область MATLAB ®.
Настраиваемый: Да
Variable name - Имя переменнойEyeData (по умолчанию)Укажите имя переменной, в которой сохраняются измерения диаграммы глаз. Данные сохраняются как структура, имеющая следующие поля:
MeasurementSettings
Measurements
JitterHistogram
NoiseHistogram
HorizontalBathtub
VerticalBathtub
BlockName
Настраиваемый: Да
В диалоговом окне «Стиль» можно настроить стиль активного экрана. Можно изменить цвет фигуры, содержащей изображения, цвета фона и переднего плана осей отображения, а также свойства линий на экране. Чтобы открыть это диалоговое окно, выберите «Вид» > «Стиль».
Figure color - Цвет фигурыblack (по умолчанию)Укажите цвет фона фигуры области.
Axes colors - Цвета осейblack | gray (по умолчанию)Задайте цвета заливки и линий для осей.
Line - Стиль линий, толщина и цвет для графиков линийcontinuous | 0.5 | yellow (по умолчанию)Укажите стиль линии, ширину линии и цвет линии для отображаемого сигнала.
Этот параметр доступен только в том случае, если выбран режим «Отображение». Line plot.
Marker - Маркер точки данныхNone (по умолчанию) |...Маркер точки данных для выбранного сигнала, указанный в качестве одного из вариантов в этой таблице маркеров точек данных. Этот параметр аналогичен Marker для объектов печати MATLAB Handle Graphics ®.
| Спецификатор | Тип маркера |
|---|---|
| ничего | Без маркера (по умолчанию) |
| Круг |
| Квадрат |
| Крест |
| Пункт |
| Знак «Плюс» |
| Звездочка |
| Алмаз |
| Треугольник, направленный вниз |
| Треугольник, направленный вверх |
| Треугольник, указывающий влево |
| Прямоугольный треугольник |
| Пятиконечная звезда (пентаграмма) |
| Шестиконечная звезда (гексаграмма) |
Этот параметр доступен только в том случае, если выбран режим «Отображение». Line plot.
Colormap - Карта цветов для гистограммHot (по умолчанию) | Parula | Jet | HSV | Cool | SpringSummer | Autumn | Winter | Gray | Bone | Copper | Pink | Lines | CustomУкажите карту цветов графиков гистограммы как одну из следующих схем: Parula, Jet, HSV, Hot, Cool, Spring, Summer, Autumn, Winter, Gray, Bone, Copper, Pink, Lines, или Custom. При выборе Customпоявится диалоговое окно, в котором можно ввести код для указания собственной карты цветов.
Этот параметр доступен только в том случае, если выбран режим «Отображение». 2D color histogram.
Чтобы изменить настройки измерений, сначала выберите Включить измерения. Затем на панели Измерения глаз (Eye Measurements) щелкните стрелку рядом с пунктом Настройки (Settings). Можно управлять этими параметрами измерения.
Eye level boundaries - Временной диапазон для расчета уровней глаз[40 60] (по умолчанию) | двухэлементный векторВременной диапазон для вычисления уровней глаз, заданный как двухэлементный вектор. Эти значения выражаются в процентах от длительности символа.
Настраиваемый: Да
Decision boundary - Порог уровня амплитуды0 (по умолчанию) | скалярПорог уровня амплитуды в V, заданный как скаляр. Этот параметр разделяет различные области сигнализации для горизонтальных гистограмм (дрожания). Этот параметр настраивается, но гистограммы дрожания сбрасываются при изменении параметра.
Для сигналов без возврата к нулю (NRZ) установите границу принятия решения в 0. Для сигналов возврата к нулю (RZ) установите границу принятия решения равной половине максимальной амплитуды.
Настраиваемый: Да
Rise/Fall thresholds - уровни амплитуды переходов подъема и падения;[10 90] (по умолчанию) | двухэлементный векторУровни амплитуды переходов подъема и падения, определяемые как двухэлементный вектор. Эти значения выражены в процентах от амплитуды глаза. Этот параметр настраивается, но при изменении параметра переходящие гистограммы порогов подъема и падения сбрасываются.
Настраиваемый: Да
Hysteresis - Амплитудный допуск горизонтальных переходов0 (по умолчанию) | скалярАмплитудный допуск горизонтальных пересечений в V, заданный как скаляр. Увеличение гистерезиса для обеспечения большей устойчивости к ложным пересечениям из-за шума. Этот параметр настраивается, но джиттер и гистограммы подъема и падения сбрасываются при изменении параметра.
Настраиваемый: Да
BER threshold - BER, используемый для измерений глаз1e-12 (по умолчанию) | неотрицательный скаляр от 0 до 0,5BER, используемый для измерений глаз, указывается как неотрицательный скаляр от 0 до 0,5. Значение используется для измерения случайного дрожания, полного дрожания, горизонтальных проемов для глаз и вертикальных проемов для глаз.
Настраиваемый: Да
Bathtub BERs - значения BER, используемые для расчета проемов кривых ванны;[0.5 0.1 0.01 0.001 0.0001 1e-05 1e-06 1e-07 1e-08 1e-09 1e-10 1e-11 1e-12] (по умолчанию) | векторЗначения BER, используемые для расчета проемов кривых ванны, задаются как вектор, элементы которого находятся в диапазоне от 0 до 0,5. Горизонтальные и вертикальные проемы для глаз рассчитываются для каждого из значений, заданных этим параметром.
Настраиваемый: Да
Чтобы включить этот параметр, выберите Показать горизонтальную кривую ванны, Показать вертикальную кривую ванны или и то и другое.
Measurement delay - Длительность отбрасывания исходных данных из измерений0 (по умолчанию) | неотрицательный скалярДлительность исходных данных, отброшенных из измерений, в секундах, заданная как неотрицательный скаляр.
Типы данных |
|
Прямой проход |
|
Многомерные сигналы |
|
Сигналы переменного размера |
|
Обнаружение пересечения нулей |
|
Когда блок диаграммы глаз помещается в условно выполненную подсистему, например в запускаемую или включенную подсистему:
Размер ввода должен быть целым числом, кратным SamplesPerSymbol * SymbolsPerTrace
Смещение образца должно быть равно нулю
Самая правая часть дисплея намеренно опущена. Этот рисунок сравнивает типичное отображение диаграммы глаз при размещении в нормальной системе с отображением в условно выполненной подсистеме.
| График диаграммы глаз в нормальной системе | График диаграммы глаз в условно выполненной подсистеме |
|---|---|
|
|
|
| В обычной диаграмме глаз самая правая часть - это линия между последним образцом следа и первым образцом следующего следа . | В условно выполненных подсистемах эти трассы могут быть несмежными, таким образом этот самый правый сегмент мог повредить дисплей и опущен. |
Измерения предполагают, что объект диаграммы глаз имеет допустимые данные. Действительная глазная диаграмма имеет две различные точки пересечения глаз и два различных уровня глаз.
Чтобы открыть стекло измерений, нажмите на кнопку Eye Measurements или выберите Инструменты> Измерения> Глазные Измерения из меню панели инструментов.
Примечание
Для измерения амплитуды, по меньшей мере, один бункер на вертикальную гистограмму должен достигать 10 попаданий до проведения измерения, обеспечивая более высокую точность.
Для измерений времени, по крайней мере, один бункер на горизонтальную гистограмму должен достигать 10 попаданий до проведения измерений.
Когда измерение времени пересечения глаз попадает в интервал [-0.5/Fs, 0) секунд, измерение времени переходит к концу диаграммы глаз, т.е. измерение начинается на 2 × Ts секунд (где Ts - символьное время). Для случая сложного сигнала метод анализа выдает предупреждение, если измерение времени пересечения синфазной ветви завершается, а квадратурной ветви нет (или наоборот). Чтобы избежать обтекания по времени или предупреждения, добавьте задержку длительности полусимвола к текущему значению в MeasurementDelay свойство объекта диаграммы глаз. Эта дополнительная задержка изменяет положение глаза в приближенном центре области видимости.
Уровень глаз - это уровень амплитуды, используемый для представления битов данных. Для отображаемого сигнала NRZ уровни равны -1 В и + 1 В. Уровни глаз вычисляются путем усреднения гистограммы 2-D в границах уровней глаз. Например, если свойство EyeLeign Boundaries имеет значение [40 60]то есть 40% и 60% от длительности символа, уровни глаз вычисляются путем оценки среднего значения вертикальной гистограммы в этом окне, отмеченном границами уровней глаз.
Амплитуда глаза - расстояние в V между средним значением двух уровней глаза.
Высота глаза - расстояние между λ - 3λ верхнего уровня глаза и λ + 3λ нижнего уровня глаза. λ - среднее значение уровня глаза, а λ - среднеквадратичное отклонение.
Вертикальный проем - это расстояние между двумя точками, соответствующими свойству BERThreshold. Например, для порога BER, равного 10-12, эти точки соответствуют расстоянию 7λ от каждого уровня глаза.
ОСШ глаз представляет собой отношение разности уровней глаз к разности вертикальных стандартных отклонений, соответствующих каждому уровню глаз:
− start0,
где L1 и L0 представляют собой средства верхнего и нижнего уровней глаза, а (1) и (0) представляют их стандартные отклонения.
Коэффициент Q является коэффициентом качества и рассчитывается по той же формуле, что и ОСШ глаза. Однако стандартные отклонения вертикальных гистограмм заменяются на те, которые вычисляются с помощью двойного анализа Дирака.
Уровни пересечения - это уровни амплитуды, при которых происходит пересечение глаз.
Уровень, на котором входной сигнал пересекает значение амплитуды, определяется свойством DecisionBoundary.
Время пересечения - это время, в которое происходит пересечение. Времена вычисляются как средние значения горизонтальных гистограмм (дрожания).
Задержка глаз - это середина между двумя временами пересечения.
Ширина глаза - расстояние по горизонтали между λ + 3λ времени пересечения левой стороны и λ - 3λ времени пересечения правой стороны. λ - среднее значение джиттерной гистограммы, λ - стандартное отклонение.
Горизонтальный проем - это расстояние между двумя точками, которые соответствуют свойству BERThreshold. Например, для 10-12 BER, эти две точки соответствуют расстоянию 7λ от каждого времени пересечения.
Время подъема - это среднее время между низким и высоким порогами подъема/падения, определенными на диаграмме глаз. Пороговые значения по умолчанию составляют 10% и 90% амплитуды глаза.
Время падения - это среднее время между высоким и низким порогами подъема/падения, определенными на диаграмме глаз. Пороговые значения по умолчанию составляют 10% и 90% амплитуды глаза.
Дрожание - это отклонение события синхронизации сигнала от его предполагаемого (идеального) возникновения во времени [2]. Дрожание может быть представлено двойной моделью Дирака. Двойная модель Дирака предполагает, что джиттер имеет два компонента: детерминированный джиттер (DJ) и случайный джиттер (RJ).
DJ - расстояние между двумя пиками сдвоенных гистограмм Дирака. Функция плотности вероятности (PDF) DJ состоит из двух дельта-функций.
RJ - гауссова неограниченная составляющая дрожания. Случайная составляющая джиттера моделируется как нулевая средняя гауссова случайная величина с заданным среднеквадратичным отклонением, составляющим λ. RJ вычисляется как:
)
где
2BERstart).
BER - указанное пороговое значение BER. start- амплитуда левой и правой функции Дирака, которая определяется по подсчетам ячеек гистограмм дрожания.
Общее дрожание (TJ) - это сумма детерминированного и случайного дрожания, так что TJ = DJ + RJ.
Суммарное дрожание PDF является сверткой DJ PDF и RJ PDF.
Среднеквадратичное дрожание - стандартное отклонение дрожания, вычисленное в горизонтальной (джиттерной) гистограмме на границе принятия решения.
Дрожание между пиками - это максимальное горизонтальное расстояние между левым и правым ненулевыми значениями в горизонтальной гистограмме каждого времени пересечения.
Отображение диаграммы глаз отфильтрованного сигнала QPSK с использованием блока диаграммы глаз.
Загрузить doc_eye_diagram_scope в командной строке MATLAB.
doc_eye_diagram_scope
Запустите модель и убедитесь, что отображаются два символа.
Откройте диалоговое окно параметров конфигурации. Измените значение параметра Symbols per trace на 4. Запустите моделирование и убедитесь, что отображаются четыре символа.
Попробуйте изменить параметры фильтра передачи увеличенного косинуса или дополнительные параметры диаграммы глаз, чтобы увидеть их влияние на диаграмму глаз.
Отображение графиков гистограммы шумного сигнала GMSK.
Загрузить doc_eye_diagram_gmsk в командной строке MATLAB.
doc_eye_diagram_gmsk
Запустите модель. Диаграмма глаз сконфигурирована для отображения гистограммы без интерполяции.
Отсутствие интерполяции приводит к тому, что график имеет кусочно-непрерывное поведение.
Откройте вкладку «2D Гистограмму» диалогового окна «Свойства конфигурации». Установите для метода избыточной выборки значение Input interpolation. Запустите модель.
Интерполяция сглаживает диаграмму глаз.
В блоке канала AWGN измените SNR (дБ) с 25 кому 10. Запустите модель.
Обратите внимание, что вертикальное чередование присутствует на диаграмме глаз. Это распределение является результатом входной интерполяции, которая имеет ограниченную точность в условиях низкого SNR.
Установите для метода избыточной выборки значение Histogram interpolation. Запустите модель.
График диаграммы глаз теперь визуализируется точно, потому что метод интерполяции гистограммы работает для всех значений SNR. Этот метод не так быстр, как другие методы, и приводит к увеличению времени выполнения.
