專利名稱：一種誤差矢量幅度的補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字矢量信號分析測量時對誤差矢量幅度的理論估算。具體涉及一種誤差矢量幅度的理論估算方法。
背景技術：
在數(shù)字通信技術不斷發(fā)展的進程中，對于數(shù)字矢量信號測量的分析越來越深入， 其中，對于誤差矢量幅度(EVM)的測量和仿真理論估算關系到評估測量結果的合理性。由于全球各儀器制造商所生產(chǎn)的矢量分析儀器都是一臺綜合性的高性能分析設備，具有多種測試能力，其內部組成也比較復雜，因此，對于測量數(shù)字矢量信號的誤差矢量幅度(EVM)這一指標的測量結果也存在一定的差異性。為了能夠合理評價誤差矢量幅度(EVM)結果的可信程度和置信區(qū)間，對于誤差矢量幅度的理論估算尤其關鍵。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的問題是通過矢量信號分析儀測量誤差矢量幅度EVM，將實際測量結果與基準值進行分析，得到誤差矢量幅度的測量結果。本發(fā)明提出一種誤差矢量幅度的補償方法，該方法采用基于矢量分析的I/Q基帶性能出發(fā)，通過分析各個數(shù)字矢量解調參數(shù)的技術性能，準確分析對于測量誤差矢量幅度的影響量，逐級分析、分解矢量信號分析儀的各個解調環(huán)節(jié)參數(shù)性能，最終實現(xiàn)清晰、合理的影響分量來源，從而達到誤差矢量幅度 (EVM)的理論估算，其實現(xiàn)步驟如下步驟一、根據(jù)數(shù)字矢量的數(shù)字表達式，分析矢量解調誤差矢量幅度(EVM)所涉及的技術參數(shù)。步驟二、確定矢量解調后所產(chǎn)生的影響誤差矢量幅度的參量。步驟三、將影響誤差矢量幅度的各個技術參數(shù)分別進行計算，得到影像誤差矢量幅度量值的技術分量。步驟四、通過方和根計算誤差矢量幅度的理論估算值。本發(fā)明解決了矢量分析中誤差矢量幅度的理論估算方法問題，實現(xiàn)了科學合理的誤差矢量幅度評定，對各類矢量信號分析儀測量誤差矢量幅度的測量結果的評定起到了很好的效果。在計量技術領域中，具有較大的實用價值，并對技術研制和生產(chǎn)起到的指導性的作用，具有廣泛的應用前景。


圖1矢量分析儀測量誤差矢量幅度的連接框圖
具體實施例方式在實際應用中，矢量信號分析儀把射頻數(shù)字矢量信號混頻到中頻后，進行數(shù)字采樣，通過正交解調器分解成兩路正交的I路和Q路信號，再通過幅度與相位補償?shù)仁侄?，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計算，將I路和Q路數(shù)字基帶信息分別在時域和頻域上分別顯示出來， 也能看到其射頻頻譜和解調參數(shù)和量值。通過矢量信號分析儀測量數(shù)字矢量信號，確定解調的各個參數(shù)量值，逐級分析、分解矢量信號分析儀的各個解調參數(shù)的技術性能，計算誤差矢量幅度的理論估值，具體步驟如下所述。如圖1所示，為矢量分析儀測量誤差矢量幅度的連接框圖。步驟一、根據(jù)數(shù)字矢量的數(shù)字表達式，分析矢量解調誤差矢量幅度(EVM)所涉及的技術參數(shù)；步驟二、確定矢量解調后所產(chǎn)生的影響誤差矢量幅度的參量；確定矢量解調后所產(chǎn)生的影響誤差矢量幅度測量值的參量。主要I/Q不平衡、寄生調幅、相位噪聲、信噪比SNR、帶內雜散與非線性失真、諧波失真等參量組成；步驟三、將影響誤差矢量幅度的各個技術參數(shù)分別進行計算，得到影像誤差矢量幅度量值的技術分量；(1)I/Q 不平衡調制器與解調器的不平衡性包括了相位不平衡和幅度不平衡。由于矢量信號分析儀的I/Q調制器分析功能中，包括了在解調過程中信號濾波、補償?shù)葍热荩笽/Q解調后的信號最優(yōu)化，其不平衡性最小。引用文獻，分析調制器與解調器對于幅度不平衡α與相位不平衡Φ的影響，將幅度不平衡與相位不平衡區(qū)分開來，并區(qū)分了 I路和Q路的相位不平衡量。通過一系列理論計算，引入的EVM分量可以分解成幅度和相位兩個分量來計算。用公式表示為
EVM1 = V[10(a/2)/2° xcos(i3/2)-l]2 +[10(α/2)/2° xsin(^/2)]2 ______⑴其中，α為幅度不平衡分量，φ為相位不平衡分量。對于這種不平衡問題，可以通過補償措施，使這些不平衡和不匹配最小化。目前， 比較成熟的產(chǎn)品，調制器的不平衡性可以做到非常小，達到EVM值小于0. 05%的程度。(2)寄生調幅我們都知道，對于信號源的噪聲中，存在的主要噪聲是調幅噪聲和相位噪聲，下面先分析調幅噪聲對EVM的影響。寄生調幅是載波信號上出現(xiàn)了不應該出現(xiàn)的幅度調制，將原來恒幅的載波信號變成了帶有幅度變化的載波信號，因此，調制信號的幅度與載波幅度之比稱之為“寄生調幅”。對于信號源的噪聲中，參考國內外技術資料可知，調幅噪聲比較小，以調相噪聲占據(jù)了信號源噪聲的主要地位，所以在考慮EVM來源時，寄生調幅引起的分量可以忽略。從矢量信號分析儀解調數(shù)字矢量信號的方法來看，由于采取了幅度補償?shù)仁侄危?在信號源噪聲中，調幅噪聲的影響極其為小，可以忽略。如圖5所示，我們在測量載頻為 870MHz的NADC標準數(shù)字信號時，能夠測量得到寄生調幅為0. OOdB, EVM2 = 0。(3)信噪比與相位噪聲在前文中提到的寄生調幅可以忽略的情況下，可認為沒有幅度調制，即恒包絡信號，因此，我們主要考慮相位噪聲對于EVM的影響。在發(fā)射機與接收機組成的系統(tǒng)中，誤差矢量幅度EVM與相位、信噪比直接相關，弓丨用文獻1中演推公式EVM23 =-Λ- + 2[\-COS(Oc)]____________⑵從公式⑵可以知道，信噪比、調相相位與誤差矢量幅度EVM的關系。(a)信噪比信噪比是我們所需信號與背景噪聲之比。假設沒有調相相位Φ。時，信噪比對EVM 的影響可以用數(shù)學表達式表示為EVM,, = J^- X100%
1 \SNR------------(3)其中，SNR為信噪比。通常在實際信號測試中，各個信道之間總是有一定的帶寬，在帶寬內信號與噪聲之比越大，那么信噪比越好，接收機的接受能力越強；反之，信號接收能力越差。實際應用中，可以通過濾波等手段，降低噪聲電平幅度，使信號接收性能力提高。我們利用矢量信號分析儀測量數(shù)字矢量信號時，也能測量得到SNR這樣一個測試值。(b)相位噪聲假設信噪比SNR很好的情況下，那么調相相位對EVM的影響可以用數(shù)學表達式表示為EVM32 = V2-2cos[^(0]____________(4)其中，θ⑴為調相相位。由于在數(shù)字調制信號的情況下測量相位是十分困難的事情，根據(jù)文獻1可知，相位抖動均方值σ〗φ和相對單邊帶功率譜密度L(f)之間的關系為[θ(β)}2 =σ\φ=2 ^L(fW____________(5)通過公式( 可以將相對單邊帶功率譜密度轉換成相位抖動均方值，可以方便的將相位噪聲轉化成相位抖動，即相位問題，從而可以運用公式G)，便能計算得到調相相位對于EVM的影響量。公式(5)中，L(f)是單邊帶相位噪聲譜密度，可以通過我們現(xiàn)有設備容易測試得到的參數(shù)。在我們實際測量中，可以通過相位噪聲測量系統(tǒng)如3048A、FSUP、PN9000等測試設備測量得到數(shù)字矢量信號源的載頻信號的相位噪聲。M7AEVMi = ^EVMlx + EVMl2------------(6)信噪比與相位噪聲引入的EVM分量可以通過公式(6)計算得到。(4)載波泄露載波泄露是信號平均功率與泄露的載波功率之比，用符號表示，單位為dB。參考文獻2，載波泄露對EVM的影響可以用數(shù)學表達式表示為EVM4 = + =ΙΟ-"20 χ 100%
S------------(7)其中，S為信號的均方功率值，C為載波泄露功率RMS有效值。
通常在實際信號測試中，可以采取各種技術手段使載波泄露盡量小，但是，總是會存在這一部分能量。引入的EVM分量可以通過公式(7)計算得到。載波泄露引入的EVM分量可以通過公式(7)計算得到。(5)非線性失真在實際測量中，都是使用高性能的矢量信號分析儀進行數(shù)字矢量信號的測量，其三階交調的失真、諧波失真等非線性失真都比較小。在有源器件的三階截止點對應的輸入功率大于我們輸入的功率20dB，非線性對EVM的影響忽略，即EVM5 0%。步驟四、通過方和根計算誤差矢量幅度的理論估算值?？偟恼`差矢量幅度EVM可以近似等于各個EVM影響量的平方和的根，即
權利要求
1. 一種誤差矢量幅度的補償方法，其特征在于步驟一、根據(jù)數(shù)字矢量的數(shù)字表達式，分析矢量解調誤差矢量幅度(EVM)所涉及的技術參數(shù)；步驟二、確定矢量解調后所產(chǎn)生的影響誤差矢量幅度測量值的參量，包括主要I/Q不平衡、寄生調幅、相位噪聲、信噪比SNR、帶內雜散與非線性失真、諧波失真等參量；步驟三、將影響誤差矢量幅度的各個技術參數(shù)分別進行計算，得到影像誤差矢量幅度量值的技術分量，其過程如下(1)I/Q不平衡在解調過程中給信號濾波、補償，使I/Q解調后的信號最優(yōu)化，其不平衡性最小。 區(qū)分I路和Q路的相位不平衡量，通過一系列理論計算，引入的EVM分量可以分解成幅度和相位兩個分量來計算，用公式表示為
全文摘要
本發(fā)明提出一種誤差矢量幅度的補償方法，該方法根據(jù)數(shù)字矢量的數(shù)字表達式，分析矢量解調誤差矢量幅度(EVM)所涉及的技術參數(shù)、確定矢量解調后所產(chǎn)生的影響誤差矢量幅度的參量、將影響誤差矢量幅度的各個技術參數(shù)分別進行計算，得到影像誤差矢量幅度量值的技術分量、通過方和根計算誤差矢量幅度的理論估算值，實現(xiàn)了科學合理的誤差矢量幅度補償，對各類矢量信號分析儀測量誤差矢量幅度的測量結果的評定起到了很好的效果。在計量技術領域中，具有較大的實用價值，并對技術研制和生產(chǎn)起到的指導性的作用，具有廣泛的應用前景。
文檔編號H04B17/00GK102546036SQ201010578048
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權日2010年12月8日
發(fā)明者陳斌 申請人:上海精密計量測試研究所