專利名稱：數(shù)字域測(cè)量信號(hào)誤差矢量幅度的方法及其實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字信號(hào)的誤差矢量幅度(EVM, Error Vector Magnitude)測(cè)量的方法及其實(shí)現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
誤差矢量幅度(EVM)是在通信領(lǐng)域中用于衡量信號(hào)的質(zhì)量的重要參數(shù)。通過計(jì)算實(shí)際信號(hào)與理想信號(hào)之間的誤差，來測(cè)量信號(hào)的調(diào)制精度。EVM值越小，說明信號(hào)的質(zhì)量越好。通常EVM計(jì)算時(shí)采用一個(gè)或者多個(gè)時(shí)隙范圍內(nèi)的符號(hào)或者碼片的誤差矢量的均方值來表示，根據(jù)調(diào)制方式的不同，EVM的計(jì)算對(duì)象也會(huì)不同，如QPSK(四相相移鍵控)調(diào)制的信號(hào)，是通過計(jì)算幅度的誤差來得到EVM ;而GMSK(高斯最小鍵控)調(diào)制的信號(hào)，由于調(diào)制信號(hào)是恒包絡(luò)的，信號(hào)變化只體現(xiàn)在角度變化中，因此通過計(jì)算星座圖上的角度誤差來得到EVM。當(dāng)今的通信領(lǐng)域，通信協(xié)議多種多樣，它們都具有各自不同的調(diào)制方式、載波頻率、波形成形方式、符號(hào)速率、碼片速率等。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，通信系統(tǒng)中越來越多的模塊開始向數(shù)字化處理轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和更高的數(shù)據(jù)處理精度。在數(shù)字域?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析也顯得越來越重要。但是，現(xiàn)有的誤差矢量幅度測(cè)量裝置一般都是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行特定頻率采樣來計(jì)算EVM值，或者處理采樣率恰好是符號(hào)率或者碼率整數(shù)倍的基帶數(shù)字信號(hào)來計(jì)算EVM，而針對(duì)信號(hào)的采樣率不是符號(hào)率或者碼率整數(shù)倍的數(shù)字信號(hào)的EVM，卻沒有辦法進(jìn)行測(cè)量。綜上所述，現(xiàn)有誤差矢量幅度測(cè)量裝置不能夠直接分析采樣率不是符號(hào)率或者碼率整數(shù)倍的數(shù)字信號(hào)的EVM指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種可以兼容不同采樣率和調(diào)制方式的在數(shù)字域?qū)π盘?hào)進(jìn)行誤差矢量幅度測(cè)量的方法及其實(shí)現(xiàn)裝置。本發(fā)明提出的這種誤差矢量幅度測(cè)量方法，其流程圖見圖I所示，包括如下數(shù)字變頻(SI)、采樣率轉(zhuǎn)換(S2)、功率調(diào)整(S3)，波形成形(S4)、相位調(diào)整(S5)、抽樣器并計(jì)算誤差矢量幅度(S6)這6個(gè)步驟。第一步，數(shù)字變頻(SI)，接收到的信號(hào)可以是任意采樣率的，根據(jù)設(shè)定的載波頻率，將輸入信號(hào)(接收到的信號(hào))與參考載波信號(hào)進(jìn)行混頻，將任意中頻數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)或者稱為零中頻信號(hào)。參考載波信號(hào)可以通過查找表的方式實(shí)現(xiàn)，也可以利用來自頻率綜合器的信號(hào)。第二步，采樣率轉(zhuǎn)換(S2)，將第一步輸出的零中頻信號(hào)的任意采樣率轉(zhuǎn)換到一個(gè)符號(hào)率或者碼率的整數(shù)倍。這種采樣率轉(zhuǎn)換方法可以利用級(jí)聯(lián)積分梳狀(CIC，CascadedIntegrator-comb)濾波器、半帶濾波器、有限沖擊響應(yīng)濾波器、多項(xiàng)式插值濾波器等方法實(shí)現(xiàn)。
第三步，功率調(diào)整(S3)，由于接收到的信號(hào)能量可大可小，功率調(diào)整步驟是將小信號(hào)放大或者將大信號(hào)衰減至一個(gè)固定的值。第四步，波形成形(S4)，如果接收信號(hào)在發(fā)射時(shí)經(jīng)過了根升余弦濾波器成形，則這里的信號(hào)在功率調(diào)整(S3)結(jié)束之后，還需要進(jìn)行根升余弦濾波器或者其他波形成形方式
(S4)的濾波，來實(shí)現(xiàn)降低碼間干擾的效果。如果接收信號(hào)不是利用根升余弦濾波器或者其他波形成形方式成形，這個(gè)步驟(S4)跳過，直接進(jìn)入相位調(diào)整步驟(S5)。)
第五步，相位調(diào)整(S5)，對(duì)相位進(jìn)行調(diào)整，使得步驟(S6)中的抽取操作可以達(dá)到最大幅度分量的抽取。抽取間隔與輸入信號(hào)的過采樣倍數(shù)相等。抽取后的信號(hào)的采樣率是符號(hào)率或者碼率。第六步，抽樣和EVM計(jì)算(S6)，通過步驟(5)的相位調(diào)整保證了最大幅度抽樣至信號(hào)的符號(hào)率或者碼率。通過計(jì)算誤差矢量在一定時(shí)間范圍內(nèi)的平均值的平方根得到EVM值。這個(gè)時(shí)間范圍過短將影響測(cè)量精度，過長將增加測(cè)量時(shí)間，一般取一個(gè)至八個(gè)，更多個(gè)·時(shí)隙的長度。這樣無論接收的數(shù)字信號(hào)的采樣率是不是符號(hào)率或者碼率的整數(shù)倍、是不是中頻信號(hào)、能量大小如何都可以測(cè)量它的EVM值。上述方法中，數(shù)字變頻步驟(SI)，當(dāng)接收到的信號(hào)是零中頻信號(hào)時(shí)，此步驟可以刪減。當(dāng)接收到的信號(hào)中頻較高時(shí)，此步驟可以拆分成兩次變頻或者多次變頻。采樣率變換步驟(S2)在實(shí)現(xiàn)時(shí)可以是一次變采樣率，或者拆分成多級(jí)實(shí)現(xiàn)采樣率變換，也可以重復(fù)利用一個(gè)或者多個(gè)這樣的變采樣率模塊來實(shí)現(xiàn)多次采樣率變換。功率調(diào)整步驟(S3)在接收到的信號(hào)功率滿足一定閾值或者恒定情況下可以刪減。相位調(diào)整步驟(S5)可以一次完成，也可以多次重復(fù)進(jìn)行。上述方法中，數(shù)字變頻(SI)、采樣率變換(S2)、功率調(diào)整(S3)三個(gè)步驟執(zhí)行順序可以任意改變，即排列組合生成的6種順序都可以，也可以將步驟(SI)和步驟(3)夾在步驟(S2)中間進(jìn)行，或者將步驟(S2)和(S3)夾在步驟(SI)中間進(jìn)行。相應(yīng)與上述方法，本發(fā)明設(shè)計(jì)了誤差矢量幅度測(cè)量裝置。該裝置包括依次連接的數(shù)字下變頻器(I)，小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)，整數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(3)，波形成形器(根升余弦濾波器)(4)，相位延遲器(5)，抽樣器￠)，誤差矢量幅度計(jì)算單元(7)。控制器(8)分別對(duì)上述7個(gè)模塊進(jìn)行控制。上述7個(gè)模塊在控制器(8)的控制下分別完成本發(fā)明方法6個(gè)步驟的工作。具體表現(xiàn)為，數(shù)字下變頻器(I)完成第一步數(shù)字變頻(SI);小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)和整數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(3)共同完成第二步采樣率轉(zhuǎn)換(S2);波形成形器(根升余弦濾波器)(4)完成完成第三步功率調(diào)整(S3)和第四步波形成形(S4);相位延遲器(5)完成第五步相位調(diào)整(S5);抽樣器(6)和誤差矢量幅度計(jì)算單元(7)完成第六步抽樣和EVM計(jì)算(S6)。本發(fā)明不僅可以兼容不同采樣率和調(diào)制方式，而且可以兼容具有不同能量的各種載波頻率的中頻數(shù)字信號(hào)或者基帶數(shù)字信號(hào)。


圖I是本發(fā)明提出的在數(shù)字域?qū)π盘?hào)進(jìn)行誤差矢量幅度測(cè)量方法的流程圖。圖2是實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)例的誤差矢量幅度測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖2，詳細(xì)描述實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例。相應(yīng)與上述方法，本發(fā)明設(shè)計(jì)了誤差矢量幅度測(cè)量裝置。該裝置包括依次連接的數(shù)字下變頻器(I)，小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)，整數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(3)，波形成形器(根升余弦濾波器)(4)，相位延遲器(5)，抽樣器￠)，誤差矢量幅度計(jì)算單元(7)。控制器(8)分別對(duì)上述7個(gè)模塊進(jìn)行控制。上述7個(gè)模塊在控制器(8)的控制下分別完成本發(fā)明方法6個(gè)步驟的工作。具體表現(xiàn)為，數(shù)字下變頻器(I)完成第一步數(shù)字變頻(SI);小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)和整數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(3)共同完成第二步采樣率轉(zhuǎn)換(S2);波形成形器(根升余弦濾波器)(4)完成完成第三步功率調(diào)整(S3)和第四步波形成形(S4);相位延遲器
(5)完成第五步相位調(diào)整(S5);抽樣器(6)和誤差矢量幅度計(jì)算單元(7)完成第六步抽樣和EVM計(jì)算(S6)。在這個(gè)實(shí)施實(shí)例中，誤差矢量幅度測(cè)量裝置接收到的信號(hào)是一個(gè)TD-SCDMA (Time·Division-Synchronous Code Division Multiple Access，即時(shí)分的同步碼分多址技術(shù))數(shù)字信號(hào)，采用QPSK調(diào)制方式，它是具有100 KHz載波的中頻信號(hào)，采樣率為26 Mbps，由于TD-SCDMA信號(hào)的碼片速率為I. 28Mbps，因此26Mbps是碼率的20. 3125倍，不是整數(shù)倍碼率的采樣率信號(hào)。首先，通過控制器(8)配置數(shù)字下變頻器(I)的載波頻率為ΙΟΟΚΗζ，配置誤差矢量幅度計(jì)算單元(7)的調(diào)制方式是QPSK調(diào)制?？刂破?8)經(jīng)過計(jì)算得到小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)需要轉(zhuǎn)換的倍數(shù)為0.9846，并將參數(shù)傳送給小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)?？刂破?8)將整數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(3)的轉(zhuǎn)換倍數(shù)設(shè)置為4倍。數(shù)字下變頻器(I)將接收到的中頻數(shù)字信號(hào)八^兩路與相同26Mbps采樣率下的IOOKHz載波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻運(yùn)算，得到的零中頻I、Q兩路信號(hào)傳送給小數(shù)倍采樣率變換器⑵。混頻過程的表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字域測(cè)量信號(hào)誤差矢量幅度的方法，其特征在于具體步驟為 第一步，數(shù)字變頻(Si)，根據(jù)設(shè)定的載波頻率，將輸入信號(hào)與參考載波信號(hào)進(jìn)行混頻，將任意中頻數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)或者稱為零中頻信號(hào)；所述參考載波信號(hào)通過查找表的方式實(shí)現(xiàn)，或者利用來自頻率綜合器的信號(hào)； 第二步，采樣率轉(zhuǎn)換(S2)，將第一步輸出的零中頻信號(hào)的任意采樣率轉(zhuǎn)換到一個(gè)符號(hào)率或者碼率的整數(shù)倍； 第三步，功率調(diào)整(S3)，是將小信號(hào)放大或者將大信號(hào)衰減至一個(gè)固定的值； 第四步，波形成形(S4)，如果接收信號(hào)在發(fā)射時(shí)經(jīng)過了根升余弦濾波器成形，則信號(hào)在功率調(diào)整(S3)結(jié)束之后，還進(jìn)行根升余弦濾波器或者其他波形成形(S4)的濾波，以降低碼間干擾；如果接收信號(hào)不是利用根升余弦濾波器或者其他波形成形方式成形，本步驟(S4)跳過，直接進(jìn)入相位調(diào)整步驟(S5)； 第五步，相位調(diào)整(S5)，對(duì)相位進(jìn)行調(diào)整，使得步驟(S6)中的抽取操作達(dá)到最大幅度分量的抽取，抽取間隔與輸入信號(hào)的過采樣倍數(shù)相等，抽取后的信號(hào)的采樣率是符號(hào)率或者碼率。； 第六步，抽樣和EVM計(jì)算(S6)，通過步驟(5)的相位調(diào)整保證了最大幅度抽樣至信號(hào)的符號(hào)率或者碼率；通過計(jì)算誤差矢量在一定時(shí)間范圍內(nèi)的平均值的平方根得到EVM值；所述時(shí)間范圍取一個(gè)至八個(gè)時(shí)隙的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的采樣率轉(zhuǎn)換(S2)，包含整數(shù)倍轉(zhuǎn)換和小數(shù)倍轉(zhuǎn)換，采用級(jí)聯(lián)積分梳妝濾波器、半帶濾波器、有限沖擊響應(yīng)濾波器或多項(xiàng)式插值器實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的數(shù)字變頻步驟(SI)，當(dāng)接收到的信號(hào)是零中頻信號(hào)時(shí)，本步驟刪除；當(dāng)接收到的信號(hào)中頻較高時(shí)，本步驟拆分成兩次變頻或者多次變頻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的采樣率變換步驟(S2)在實(shí)現(xiàn)時(shí)是一次變采樣率，或者拆分成多級(jí)實(shí)現(xiàn)采樣率變換，或者重復(fù)利用一個(gè)或者多個(gè)這樣的變采樣率模塊來實(shí)現(xiàn)多次采樣率變換。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的功率調(diào)整步驟(S3)在接收到的信號(hào)功率滿足一定閾值或者恒定情況下刪除。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的相位調(diào)整步驟(S5)—次調(diào)整完成，或者進(jìn)行多次調(diào)整完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的數(shù)字變頻(SI)、采樣率變換(S2)、功率調(diào)整(S3)三個(gè)步驟執(zhí)行順序可任意改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的數(shù)字變頻(SI)、采樣率變換(S2)、功率調(diào)整(S3)三個(gè)步驟中，或者將步驟(SI)和步驟(S3)夾在步驟(S2)中間進(jìn)行，或者將步驟(S2)和(S3)夾在步驟(SI)中間進(jìn)行。
9.一種如權(quán)利要求I一8之一所述方法的實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的數(shù)字下變頻器(I)，小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)，整數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(3)，波形成形器(4)，相位延遲器(5)，抽樣器￠)，誤差矢量幅度計(jì)算單元(7);控制器(8)分別對(duì)上述7個(gè)模塊進(jìn)行控制；上述7個(gè)模塊在控制器(8)的控制下分別完成本發(fā)明方法6個(gè)步驟的工作。
全文摘要
本發(fā)明屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種在數(shù)字域?qū)π盘?hào)進(jìn)行誤差矢量幅度測(cè)量的方法及其實(shí)現(xiàn)裝置。本發(fā)明方法包括數(shù)字變頻、采樣率轉(zhuǎn)換、功率調(diào)整、波形成形、相位調(diào)整和抽樣并計(jì)算誤差矢量幅度等步驟。該方法可以接收具有不同調(diào)制方式、不同采樣率、不同能量、不同中頻或者零中頻的數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明裝置包括依次連接的數(shù)字下變頻器(1)，小數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(2)，整數(shù)倍采樣率轉(zhuǎn)換器(3)，波形成形器(4)，相位延遲器(5)，抽樣器(6)，誤差矢量幅度計(jì)算單元(7)；控制器(8)分別對(duì)上述7個(gè)模塊進(jìn)行控制；上述7個(gè)模塊在控制器(8)的控制下分別完成本發(fā)明方法6個(gè)步驟的工作。本發(fā)明可以解除現(xiàn)有方法中只能對(duì)特定數(shù)字信號(hào)進(jìn)行誤差矢量幅度測(cè)量的限制。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102904653SQ20121040791
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者王麗芳, 楊玉慶, 閔昊 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)