Ein Konstellationsdiagramm ist die Darstellung eines durch digitale Modulation modulierten Signals wie Quadraturamplitudenmodulation (QAM) oder Phasensprungmodulation (PSK). Die Darstellung befindet sich in einem zweidimensionalen Diagramm, dessen Achsen die komplexe Ebene zu dem Zeitpunkt der Abtastung der Symbole begrenzen . Die Punkte in der komplexen Ebene sind die Bilder der Symbole, die zu diesem gegebenen Zeitpunkt aufgrund der Modulation vorhanden sind . Konstellationsdiagramme können verwendet werden, um die Art der Interferenz oder Verzerrung in einem Signal zu identifizieren.
Durch die Darstellung eines Symbols als komplexe Zahl können Sie den Realteil ( Cosinus ) und den Imaginärteil ( Sinus ) daraus extrahieren . Ein Symbol kann daher übertragen werden, indem zwei Träger derselben Frequenz mit diesen Komponenten moduliert werden. Sie werden dann Quadraturträger genannt. Ein kohärenter Detektor kann diese Komponenten separat demodulieren. Das Prinzip der unabhängigen Modulation zweier Träger bildet die Grundlage der Quadraturmodulation . Bei der Phasenumtastung ist die Phase des Modulationssymbols die Phase des Trägers selbst.
Die zwei Komponenten eines Symbols, die als komplexe Zahl genommen werden, können in einem Koordinatensystem mit als Abszisse der realen Komponente (I-Achse oder "in Phase") und als Ordinate der imaginären Komponente (Q-Achse oder "In Quadratur" ) visualisiert werden. ). Die Anzeige aller Symbole zu einem bestimmten Zeitpunkt in diesem Koordinatensystem bildet das Konstellationsdiagramm. Die Punkte in einem Konstellationsdiagramm werden als Konstellationspunkte bezeichnet . Sie bilden eine Reihe von Modulationssymbolen im Symbolalphabet .
Ein Diagramm der idealen Positionen für einen bestimmten Modulationstyp kann auch als Konstellationsdiagramm bezeichnet werden. Es ist ein Bild der Modulation selbst. Das hier vorgestellte Beispiel bezieht sich auf die 8- PSK- Modulation (unter Verwendung eines Gray-Codes ).
Beim Empfang überprüft der Demodulator die empfangenen Symbole. Diese Symbole wurden möglicherweise vom Kanal oder vom Empfänger selbst gestört ( additives weißes Gaußsches Rauschen , Verzerrung, Phasenrauschen, Interferenz ). Anschließend wird der nächstgelegene Punkt (im Sinne der euklidischen Entfernung ) des Konstellationsdiagramms geschätzt, der dem empfangenen Symbol entspricht. Ein Symbolfehler wird angezeigt, wenn die Störungen dazu führen, dass er sich einem anderen Punkt im Diagramm nähert.
Dieser Vorgang wird als Maximum-Likelihood- Erkennung bezeichnet . Das Konstellationsdiagramm erleichtert die Visualisierung dieses Prozesses. Wenn das empfangene Symbol ein willkürlich gewählter Punkt im IQ- Koordinatensystem ist, kann die Entscheidung getroffen werden, indem der nächstgelegene Punkt im idealen Diagramm betrachtet wird.
Durch die Analyse der Qualität des empfangenen Signals ermöglicht das Konstellationsdiagramm die Hervorhebung der verschiedenen Arten von Verzerrungen, zum Beispiel:
Das Konstellationsdiagramm ermöglicht es, Phänomene zu visualisieren, die denen ähneln, die dank des Diagramms des Auges bei einem eindimensionalen Signal gesehen werden können. Das Augendiagramm kann natürlich bei komplexen Modulationen verwendet werden, aber um andere Größen zu messen ( z. B. Zeitjitter ) oder um das Gesamtsignal zu sehen, das sich aus der Modulation ergibt.