CN101242226B

CN101242226B - 一种cdma接收机噪声系数测量方法及其装置

Info

Publication number: CN101242226B
Application number: CN2008101022958A
Authority: CN
Inventors: 李锡忠
Original assignee: Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Current assignee: CICT Mobile Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2028-03-20
Also published as: CN101242226A

Abstract

本发明涉及一种CDMA接收机噪声系数测量方法及其装置，借助一台可控信号源、以及后台控制模块，其中的计算模块根据基带实测功率、已知输入功率、热噪声功率KTB来计算得到对应该频点的链路噪声系数，从而自动完成CDMA接收设备的噪声系数测量，给出接收机接收频率范围内的噪声系数变化曲线。本发明方法适用于大批量CDMA设备生产、安装环境，相比现有技术的手工方法省时、省力，也节省成本。本发明提供了一种适合CDMA接收机、同时速度快、测量准确的噪声系数测量的方法。

Description

一种CDMA接收机噪声系数测量方法及其装置

技术领域

本发明涉及CDMA接收机噪声系数测量方法及其装置，该方法可用于CDMA系统中终端设备、基站设备、接收分析设备的噪声系数测量。

背景技术

(一)噪声：

噪声，从信号产生到传输，接收，在整个过程中，它无处不在，与信号相伴前进。它限制了接收机检测弱信号的能力，降低了接收灵敏度，导致了发射机发射功率的提高，导致了整个无线传播环境的干扰加大。

对于CDMA接收机，影响接收机性能的最大障碍就是噪声，如何设计、并评估测量接收链路的噪声系数，是做好产品的一项关键因素，特别对于生产环节，大批量的生产也要求有一项快速的噪声评估方法。

为了评估噪声的影响，引入了噪声系数的概念，用于定量分析系统噪声或者器件噪声。目前，噪声系数作为一种描述射频系统噪声和接收机灵敏度的参数，成为最重要也是最广泛使用的参数。噪声系数定义为输入信噪比(Sin/Nin)与输出信噪比(Sout/Nout)的比值，用F来表示。噪声指数定义为噪声系数的对数值，用NF来表示：

NF＝10·log10(S_in/N_in)-10·log10(S_out/N_out)---公式1

其中：

S_in：输入信号功率，N_in输入噪声功率；

S_out：输出信号功率，N_out输出噪声功率；

由于接收机内部噪声的加入，会使得输出端的信号噪声比降低，因此噪声系数F大于1，而噪声指数NF值则大于0dB，对于系统或者元器件来说，噪声系数越低越好，噪声系数对接收机的影响可以通过一个实例看出：将直播卫星的噪声指数从2dB降到1dB，与把卫星转发器的功率增加25％在性能上有相同的效果。

(二)噪声对CDMA系统的影响：

CDMA系统是一个上行覆盖受限系统，因为手机发射功率标准为125mW，而宏基站典型输出功率为10W～40W，在确定发射功率以及处理增益的条件下，提高上行链路的接收灵敏度成为增大CDMA覆盖半径的有效方法，并可以有效的减少基站密度，降低布网成本。据仿真估算，链路性能提高3dB，则基站数目可以降低30％。

CDMA接收机灵敏度有如下计算公式：

接收机灵敏度(dBm)＝KTB(dBm)+NF(dB)+Eb/No(dB)-Gp(dB)

其中KTB为热噪声功率，Gp为给定业务的扩频增益，Eb/No为接收机可以处理的最低信噪比，对于一个CDMA接收机来说，上述指标基本是确定的，剩下的噪声指数NF的控制成为关系接收机灵敏度的关键。

所以降低接收机链路噪声通常是CDMA接收机开发者考虑的首要问题，除了在设计阶段通过精心的链路预算来控制噪声之外，在调试生产阶段也需要考虑如何评估设计出的接收机性能，如何评估一个接收机的链路噪声。

(三)当前技术的限制：

传统的噪声系数测量方法有很多种，如：增益法，噪声系数测试仪测量法、Y因子法等。通常噪声系数测试仪方法受限于低噪声系数的情况，对于高噪声系数测量不准确，增益法适应于高增益的条件下，所有噪声系数范围都可以，Y因子法对于增益要求不高，但仅适用于低噪声系数的情况。上述传统测量方法相对来说，都要求一个比较复杂的测量环境，昂贵的测试仪表，对于噪声系数分析仪以及Y因子法更是如此。而且上述测量方法都是手工测量方式，无法适应大规模生产的需要，只能针对中射频模拟信号进行分析测量，也无法满足从天线口到基带整条接收链路上的噪声分析需要。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种CDMA接收机噪声系数测量方法。

本发明的另一个目的在于提供一种CDMA接收机噪声系数测量装置。

本发明提供的一种CDMA接收机噪声系数测量方法，包括如下步骤：

步骤(1)使用通信线缆将后台控制模块分别连接到可控信号源、CDMA接收机中的控制模块，使用射频线缆连接可控信号源与CDMA接收机中的射频处理模块；

步骤(2)在后台控制模块中设置信号源输出功率P_L、频率范围、频率调整步长，启动噪声系数测量；

步骤(3)后台控制模块根据设置的频率范围、频率调整步长、功率配置可控信号源，使其输出指定制式、频率、功率的信号，通知CDMA接收机的控制模块当前设定的频率与功率，该可控信号源的输出功率就是CDMA接收机的已知输入功率；

步骤(4)控制模块根据设定的信号源输出功率与工作频率，设定CDMA接收机工作频率与增益，通过功率测量模块获得基带实测功率；

步骤(5)计算模块根据基带实测功率、已知输入功率、热噪声功率KTB来计算得到对应该频点的链路噪声系数，上报到后台控制模块；

步骤(6)在完成设定频率范围的逐点测量之后，后台控制模块输出每频点的噪声系数。

上述方法，其中步骤(5)进一步包括：根据

NF = 10 \cdot \log 10 (10^{P_{M} / 10} - 10^{P_{IN} / 10}) - KTB

来计算链路噪声系数，其中P_IN为已知输入功率，P_M为测量功率，KTB为热噪声功率，NF为噪声系数。

本发明提供的一种CDMA接收机噪声系数测量装置，包括：

中射频处理模块：执行射频接收、中频处理，将信号适配为基带信号；

基带接口模块：提供基带数据适配，为基带处理提供基带I、Q数据；

功率测量模块：执行基带信号功率测量，并同时完成功率校准工作；

控制模块：与外部后台控制模块通信，接收外部测量指令以及设定的信号源输出功率以及工作频率，控制CDMA接收机工作频点，并读取噪声系数，输送给后台控制模块，其中信号源输出功率就是CDMA接收机的输入功率；

噪声系数计算模块：根据控制模块提供的输入功率、功率测量模块实际测量的功率以及热噪声功率KTB，计算噪声系数；

后台控制模块：配置可控信号源工作在指定的频点与功率，同时通知控制模块设定的频点与功率，启动接收机测量工作；接收CDMA接收机上报的噪声系数，进行存储，在完成整个频段的噪声系数测量之后，给出噪声系数频响曲线；

可控信号源：该信号源用于产生CDMA信号或者单音信号，可以通过以太接口或者串口、GPIB接口接收后台控制模块下发的配置命令，输出指定频率、制式、功率的信号；

其中使用通信线缆将后台控制模块分别连接到可控信号源、CDMA接收机中的控制模块，使用射频线缆连接可控信号源与CDMA接收机中的射频处理模块。

上述装置，根据

NF = 10 \cdot \log 10 (10^{P_{M} / 10} - 10^{P_{IN} / 10}) - KTB

本发明方法，适用于大批量CDMA设备生产、安装环境，相比现有技术的手工方法省时、省力，也节省成本。本发明克服了传统的测量方法弊端，提供了一种适合CDMA接收机、同时速度快、测量准确的噪声系数测量的方法及装置。

附图说明

图1为根据本发明用于测量CDMA接收机噪声系数的模块框图。

具体实施方式

本发明提出了一种自动的噪声系数测量方法，借助于一台可控信号源、以及后台控制模块，可以自动完成CDMA接收设备的噪声系数测量，给出接收机接收频率范围内的噪声系数变化曲线。

本发明提出了一种简洁的噪声系数的计算方法，借助于小信号时，噪声系数对于功率测量的贡献来推导噪声系数。

NF = 10 \cdot \log 10 (10^{P_{M} / 10} - 10^{P_{IN} / 10}) - KTB - - - (1)

通过已知输入功率P_IN、测量功率P_M、热噪声功率KTB计算出噪声系数。

下面结合附图对本发明具体实施方式进行说明。

根据本发明用于测量CDMA接收机噪声系数的模块框图参见图1。图1中，后台控制模块6运行于PC机上，使用通信线缆将PC机分别连接到可控信号源7、CDMA接收机8中的控制模块5。可控信号源7一般都提供了GPIB接口、以太接口等多种控制选择，用于控制所产生信号的调制方式、频率和功率。使用射频线缆连接可控信号源7与CDMA接收机8中的射频处理模块1。

中射频处理模块1：执行射频接收、中频处理，将信号适配为基带信号；

基带接口模块2：提供基带数据适配，为基带处理提供基带I、Q数据；

功率测量模块3：执行基带信号功率测量，并同时完成功率校准工作；

噪声系数计算模块4：根据控制模块提供的输入功率、功率测量模块3实际测量得到的功率以及热噪声功率KTB，计算噪声系数；

控制模块5：接收后台控制模块6测量指令以及设定的可控信号源7的输出功率以及工作频率，控制CDMA接收机的工作频点，读取噪声系数计算模块4输出的噪声系数，发送给后台控制模块6，其中信号源输出功率就是CDMA接收机的输入功率；

后台控制模块6：配置可控信号源工作在指定的频点与功率，同时通知控制模块配置的频点与功率，启动接收机测量工作；接收CDMA接收机上报的噪声系数，进行存储，在完成整个频段的噪声系数测量之后，给出噪声系数频响曲线；

可控信号源7：该信号源用于产生CDMA信号或者单音信号，可以通过以太接口或者串口、GPIB接口接收后台控制模块6下发的配置命令，输出指定制式、频率、功率的信号；

CDMA接收机8：根据本发明的CDMA接收机包含上述几个模块：中射频处理模块1、基带接口模块2、功率测量模块3、噪声系数计算模块4、控制模块5。

下面结合图1说明本发明的技术原理。通过后台控制模块6控制信号源7输出指定频点、功率的信号。该信号通过射频线缆进入CDMA接收机8，由于CDMA接收机本身的热噪声与噪声系数影响，在基带测量出的功率是CDMA接收机本身噪声与信号的叠加信号，因此在已知输入信号功率与实测功率的情况下，我们可以计算出链路噪声功率。需要注意的是，CDMA接收机是根据外部输入信号的大小来自动调整链路增益的，不同的链路增益导致了不同的接收机噪声。对于CDMA接收机来说，大信号时对应的信噪比很高，噪声相对信号可以忽略。我们关心的噪声系数，主要是指输入信号导致CDMA接收机满增益情况下的噪声系数。

下面结合图1，详细说明CDMA接收机的噪声系数测量步骤：

步骤1：使用通信线缆将后台控制模块6分别连接到可控信号源7、CDMA接收机8中的控制模块5，使用射频线缆连接可控信号源7与CDMA接收机8中的射频处理模块1；

步骤2：在后台控制模块中设置信号源输出功率P_L、频率范围、频率调整步长以及功率，启动噪声系数测量；

步骤3：后台控制模块根据设置的频率范围、频率调整步长以及功率配置可控信号源，使其输出指定制式、频率、功率的信号，通知CDMA接收机的控制模块当前设定的频率与功率，该可控信号源的输出功率就是CDMA接收机的已知输入功率；

步骤4：控制模块根据设置的信号源输出功率与工作频率，设定工作频率与增益，通过功率测量模块获得基带实测功率；

步骤5：计算模块4根据基带实测功率，已知输入功率与公式(1)计算得到对应该频点的链路噪声系数(频点，噪声系数)，上报到后台控制模块6；

步骤6：在完成设定频率范围的逐点测量之后，后台控制模块输出每频点的噪声系数；

使用本发明的CDMA接收机的噪声系数测量方法，可快速准确的完成CDMA接收机的噪声系数测量。上述实施例及其变形技术方案均属于本申请保护范围，本申请保护范围由所附的权利要求书限定。

Claims

1.一种CDMA接收机噪声系数测量方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤(2)在后台控制模块中设置可控信号源输出功率P_L、频率范围、频率调整步长，启动噪声系数测量；

步骤(3)后台控制模块根据设置的频率范围、频率调整步长、功率来配置可控信号源，使其输出指定制式、频率、功率的信号，通知CDMA接收机的控制模块当前设定的频率与功率，该可控信号源的输出功率就是CDMA接收机的已知输入功率；

步骤(4)CDMA接收机的控制模块根据设定的可控信号源输出功率与工作频率，设定CDMA接收机工作频率与增益，通过功率测量模块获得基带实测功率；

步骤(5)计算模块根据基带实测功率、已知输入功率、热噪声功率KTB来计算得到对应该频点的噪声系数，上报到后台控制模块；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)进一步包括：

根据

来计算噪声系数，

其中P_IN为已知输入功率，P_M为测量功率，KTB为热噪声功率，NF为噪声系数。

3.一种CDMA接收机噪声系数测量装置，其特征在于包括：

控制模块：与外部后台控制模块通信，接收外部测量指令以及设定的可控信号源输出功率以及工作频率，控制CDMA接收机工作频点，并读取噪声系数，输送给后台控制模块，其中可控信号源输出功率就是CDMA接收机的输入功率；

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：

根据

来计算噪声系数，其中P_IN为已知输入功率，P_M为测量功率，KTB为热噪声功率，NF为噪声系数。