專利名稱：一種數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息傳輸技術(shù)，尤其是涉及對數(shù)字調(diào)制信號的數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)矢量信號分析儀原理存在缺陷，數(shù)字調(diào)制信號是現(xiàn)代信息傳輸?shù)闹匾d體，已成為信息社會的基石之一，比如移動通信系統(tǒng)使用的QPSK信號和數(shù)字有線電視使用的QAM信號等。其中數(shù)字調(diào)制誤差參量包括矢量誤差幅度(EVM)、幅度誤差(MagnitudeEiror)等。測量數(shù)字調(diào)制誤差的主要工具是矢量信號分析儀(VSA)，VSA測量的主要原理如 圖I所示圖I是傳統(tǒng)VSA的測量原理框圖。發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)證明了對傳統(tǒng)VSA缺陷的理論分析。在實(shí)驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)的64QAM數(shù)字調(diào)制信號通過一個(gè)射頻功率放大器，然后不斷增加信號的功率，使得功率放大器逐步進(jìn)入非線性狀態(tài)，使用某型號的VSA測量EvmRms參量。然后基于傳統(tǒng)VSA結(jié)構(gòu)建立數(shù)值仿真模型，得到仿真值。測量和仿真結(jié)果如下圖2所示圖2是功放非線性失真造成的EvmRms值的測量結(jié)果。如圖2橢圓中標(biāo)注的測量結(jié)果，隨著功率輸入功率的增加，非線性失真在加劇，但EvmRms測量值幾乎不再變化，這說明目前VSA的原理架構(gòu)下的測得的EvmRms是不能正確反映信號的深度失真的，這不是某一個(gè)型號的VSA的問題,而是目前VSA通用架構(gòu)的問題。進(jìn)一步的仿真表明,在EvmRms曲線“飽和區(qū)”，信號接收端解調(diào)判決出現(xiàn)了較大的誤碼率。具體來說是1，圖I所示結(jié)構(gòu)中，在失真較大的情況下，解調(diào)恢復(fù)得到的bit序列BTjP初始發(fā)射的bit序列BT1是有可能不同的。真實(shí)的信號誤差實(shí)際上是相對初始信息比特流BT1而言的，但是參考信號V3 (t)實(shí)際上是從BT2恢復(fù)出來的，在解調(diào)誤碼發(fā)生時(shí)，BT2和BT1是有可能不同的。2，被測信號V2⑴和參考信號V3⑴對應(yīng)的BIT序列都是BT2，這樣即使接收端發(fā)生了誤碼，V2(t)和％(0就會有一定的相似性，即傳統(tǒng)的EVM測量原理不可能正確反映已經(jīng)發(fā)生誤碼的那部分信號的失真，嚴(yán)格來說，傳統(tǒng)的EVM指標(biāo)只有在誤碼率為O時(shí)或者非常小時(shí)才是有意義的。這種缺陷給工程測量帶來的問題是在深度失真的情況下，信號的實(shí)際失真在加劇，但是通過EvmRms等參量無法正確反映這種失真，導(dǎo)致工程師誤以為信號質(zhì)量仍然是好的，這容易造成信息和通信設(shè)備的潛在質(zhì)量問題。而造成這種缺點(diǎn)的原因在圖I結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)為參考正交基帶波形V3(t)是從BiyK復(fù)出來的，所以必須著手在這一點(diǎn)開始改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出新的VSA測量結(jié)構(gòu)和新的數(shù)字調(diào)制誤差計(jì)算方法，改進(jìn)矢量信號分析儀(VSA)的固有缺陷。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出一種數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法，該方法通過使正交基帶波形V3(t)直接從導(dǎo)入的被測發(fā)射端的信息比特序列BT1產(chǎn)生，避免被測信號V2 (t)和參考信號V3 (t)對應(yīng)的BIT序列都是BT2，致使接收端發(fā)生了誤碼的現(xiàn)象，同時(shí)通過對EvmRms參量的修正，正確反映信號失真。所述正交基帶波形V3 (t)的產(chǎn)生是在矢量信號分析模塊中增加一個(gè)接口，所述的接口導(dǎo)入被測發(fā)射端的信息比特序列BT1，然后從BT1來產(chǎn)生參考基帶波形V3(t)。所述參考基帶波形V3(t)還可以通過導(dǎo)出發(fā)射端映射符號序列生成，或者導(dǎo)出發(fā)射端基帶正交波形V1 (t)，經(jīng)處理得到的。所述對EvmRms參量的修正是利用BER修正傳統(tǒng)的EVM參量，以得到一個(gè)能更真實(shí)反映數(shù)字調(diào)制信號失真的參量Modified EvmRms，其修正公式為Modified EvmRms = 廠vf )尺m s‘+ 人 ~~ (15) 通過Modified EvmRms搭建測試系統(tǒng),避免傳統(tǒng)EvmRms的飽和現(xiàn)象造成的誤導(dǎo)，真實(shí)地評估數(shù)字調(diào)制信號的失真.所述EvmRms參量的修正還可以基于函數(shù)或者數(shù)值對照表形式使用誤比特率、誤符號率指標(biāo)對傳統(tǒng)EVM值進(jìn)行修正。


圖I為傳統(tǒng)VSA的測量原理框圖；圖2是功放非線性失真造成的EvmRms值的測量結(jié)果；圖3是本發(fā)明提出的新的VSA測量原理框圖；圖4像是星座圖上的符號點(diǎn)和X的概率密度分布；圖5是函數(shù)k (SER)的折線模型；圖6本技術(shù)方案的測量和仿真驗(yàn)證(A組)；圖7本技術(shù)方案的仿真驗(yàn)證(B組)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明首先提出一種新的VSA測量結(jié)構(gòu)，從物理概念進(jìn)行分析，如圖I所示，真實(shí)的信號誤差實(shí)際上是相對初始信息比特流BT1而言的，那么可以考慮對傳統(tǒng)VSA結(jié)構(gòu)進(jìn)行這樣的改進(jìn)直接從發(fā)射端導(dǎo)出發(fā)射bit序列BT1,從BT1直接生成參考信號V3 (t)，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3是本發(fā)明提出的新的VSA測量原理框圖。比較圖I和圖3可知新方案的改進(jìn)主要在于不再使用解調(diào)接收模塊恢復(fù)出來的信息比特序列來生成參考基帶波形V3 (t)，而直接使用發(fā)射端初始的信息BIT序列BT1來產(chǎn)生參考基帶波形V3 (t)。這就需要新的VSA增加一個(gè)初始信息bit序列的輸入接口，這是容易實(shí)現(xiàn)的，而且，目前大多數(shù)被測發(fā)射端的初始信息BIT序列也是可以導(dǎo)出的。圖3所示新結(jié)構(gòu)可以作為傳統(tǒng)VSA的一個(gè)附加功能模塊。我們稱圖3結(jié)構(gòu)測量得到的EvmRms值為Initialized EvmPms.
下面對圖3所示新VSA的測量框圖進(jìn)行詳述如圖，“發(fā)射端”經(jīng)過“多種失真因素”后的數(shù)字調(diào)制信號是被測信號。發(fā)射端內(nèi)部有發(fā)射信息比特序列BT1經(jīng)過“發(fā)射基帶正交波形”生成模塊以后產(chǎn)生基帶波形V1 (t)，
V1(t)經(jīng)過“調(diào)制”模塊以后，產(chǎn)生射頻調(diào)制信號，射頻調(diào)制信號經(jīng)過“多種失真因素”后就是被測信號?！岸喾N失真因素”可以是干擾因素、功率放大器造成的非線性失真因素、通道頻率響應(yīng)失真等等，在工程中，有時(shí)失真較嚴(yán)重，有時(shí)失真非常輕微。
被測信號輸入到“新型矢量信號分析模塊”后，經(jīng)過“解調(diào)”模塊進(jìn)行正交解調(diào)后，就生成了解調(diào)基帶波形V2(t)。在矢量信號分析模塊中設(shè)置“接口 B”，接口 B的功能是導(dǎo)入被測發(fā)射端的信息比特序列BT1，然后在“新型矢量信號分析模塊”內(nèi)部，BT1經(jīng)過“參考基帶正交波形生成”來產(chǎn)生參考基帶波形V3 (t)。
V3 (t)和解調(diào)接收得到的基帶波形V2 (t)在“數(shù)字調(diào)制誤差分析計(jì)算”模塊進(jìn)行對比分析和計(jì)算，就可以得出EVM等數(shù)字調(diào)制誤差指標(biāo)?！皵?shù)字調(diào)制誤差分析計(jì)算”模塊和傳統(tǒng)的·VSA是一致的，其中誤差矢量幅度(EVM)的定義也是一致的。本專利方案強(qiáng)調(diào)的是不同的參考信號產(chǎn)生方式。
I、經(jīng)過“多種失真因素”后的數(shù)字調(diào)制信號是被測信號。被測信號經(jīng)過“解調(diào)”模塊進(jìn)行正交解調(diào)后，就生成了基帶波形V2 (t)。2，本方案的提出的改進(jìn)結(jié)構(gòu)是在矢量信號分析模塊中增加“接口 B”，接口 B的功能是導(dǎo)入被測發(fā)射端的信息比特序列BT1，然后從BT1來產(chǎn)生參考基帶波形V3(t)。3，V3(t)和解調(diào)接收得到的基帶波形V2 (t)在“數(shù)字調(diào)制誤差分析計(jì)算”模塊進(jìn)行，“數(shù)字調(diào)制誤差分析計(jì)算”模塊和傳統(tǒng)的VSA是一致的，其中誤差矢量幅度(EVM)的定義也是一致的，本方案強(qiáng)調(diào)的是改進(jìn)了參考基帶正交波形的生成方式。這種改進(jìn)是在通過大量新實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)VSA結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)后，通過大量的仿真、計(jì)算和分析提出的?？紤]到信息比特序列BT1 —般是以數(shù)字邏輯信號電平信號的方式輸出，有時(shí)被測模塊并不具備這樣的輸出條件，可以采取變通的方式比如導(dǎo)出發(fā)射端映射符號序列生成參考波形，或者導(dǎo)出發(fā)射端基帶正交波形V1 (t)來處理得到參考波形。凡是使用發(fā)射端初始的信息BIT序列BT1來產(chǎn)生參考基帶波形V3 (t)，或者導(dǎo)出發(fā)射端映射符號序列生成參考波形，或者導(dǎo)出發(fā)射端基帶正交波形V1 (t)來處理得到參考波形的技術(shù)方案，都屬于本技術(shù)方案的范圍。本發(fā)明還提出一種新的數(shù)字調(diào)制誤差計(jì)算方法，考慮到傳統(tǒng)的VSA已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如果在已有的VSA基礎(chǔ)上對測量結(jié)果進(jìn)行修正計(jì)算，將降低儀表使用者的投資，且給工程應(yīng)用提供方便。分析表明即使接收端發(fā)生誤碼，測量信號和參考信號對應(yīng)的bit序列是一致的，這樣傳統(tǒng)EVM參量就不能有效的反映發(fā)生誤碼的那部分信號的失真.那么解決的思路就是利用BER修正傳統(tǒng)的EVM參量，以得到一個(gè)能更真實(shí)反映數(shù)字調(diào)制信號失真的參量，我們將修正后的參量稱為Modified EvmRms 以下通過數(shù)學(xué)分析得到一個(gè)修正公式。圖4(a)顯示了星座圖上相鄰的兩個(gè)符號點(diǎn)，在誤碼率不是特別大的情況下來分析星座圖上符號的誤判決，假設(shè)點(diǎn)A對應(yīng)初始發(fā)射的符號點(diǎn)，經(jīng)過失真因素的作用，實(shí)際解調(diào)接收矢量點(diǎn)落在了 C點(diǎn)，C點(diǎn)位于星座點(diǎn)B的判決區(qū)域。圖4顯示星座圖上的符號點(diǎn)和X的概率密度分布。
一般在星座圖上A和B相鄰，按照格雷碼的編碼規(guī)則，A點(diǎn)和B點(diǎn)均對應(yīng)L位的比特序列，則A和B對應(yīng)的bit序列相差一位，其中L的定義如式(I)所示，其中M是指星座圖上的符號點(diǎn)數(shù)，比如對于64QAM，M=64, L=6.L=Iog2M(I)A和B相鄰，那么可以用式⑵估計(jì)得到誤符號率(SER).SER=LxBER(2)從圖4(a)可知，實(shí)際的誤差矢量幅度是|AC|，但是在傳統(tǒng)的VSA結(jié)構(gòu)中計(jì)入EvmRms的分量是|BC|,傳統(tǒng)EvmRms的定義如式(3)所示.
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法，其特征在于，通過使正交基帶波形％(0直接從導(dǎo)入的被測發(fā)射端的信息比特序列BT1產(chǎn)生，避免被測信號V2(t)和參考信號V3(t)對應(yīng)的BIT序列都是BT2,致使接收端發(fā)生了誤碼的現(xiàn)象，同時(shí)通過對EvmRms參量的修正，正確反映號失真。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法，其特征在于，所述正交基帶波形V3(t)的產(chǎn)生是在矢量信號分析模塊中增加一個(gè)接口，所述的接口導(dǎo)入被測發(fā)射端的信息比特序列BT1，然后從BT1來產(chǎn)生參考基帶波形V3 (t)。
3.考根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法，其特征在于，所述參考基帶波形V3(t)是通過導(dǎo)出發(fā)射端映射符號序列生成，或者導(dǎo)出發(fā)射端基帶正交波形V1U)，經(jīng)處理得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法，其特征在于，所述對EvmRms參量的修正是利用BER修正傳統(tǒng)的EVM參量，以得到一個(gè)能更真實(shí)反映數(shù)字調(diào)制信號失真的參量Modified EvmRms,其修正公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法，其特征在于，所述EvmRms參量的修正是基于函數(shù)或者數(shù)值對照表形式使用誤比特率、誤符號率指標(biāo)對傳統(tǒng)EVM值進(jìn)行修正。
全文摘要
本發(fā)明是一種數(shù)字調(diào)制誤差測量計(jì)算的方法，該方法通過使矢量信號分析儀端的參考正交基帶波形V3(t)直接從導(dǎo)入的被測發(fā)射端的信息比特序列BT1產(chǎn)生，避免被測信號V2(t)和參考信號V3(t)對應(yīng)的BIT序列都是接收判決比特序列BT2，致使接收端發(fā)生了誤碼的現(xiàn)象。另外還可以通過測量誤碼率，通過對傳統(tǒng)EvmRms參量的修正，正確反映信號失真。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的VSA測量結(jié)構(gòu)在測量深度失真信號時(shí)的缺陷。
文檔編號H04B17/00GK102916753SQ201210280650
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者周峰, 張睿, 王南, 盧民牛, 陸冰松, 周鎰, 郭隆慶, 冉志強(qiáng), 趙曉昕, 孫景祿, 張媛媛 申請人:工業(yè)和信息化部通信計(jì)量中心