CN101499861A - 一种误差矢量幅度的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种误差矢量幅度的测量方法及装置，用以解决现有技术中存在的无法测量为特定用户开发的专用扩频无线通信系统发射机的EVM指标的问题。本发明提供的一种误差矢量幅度的测量方法包括：接收信号发射机发送的信号，得到接收信号，并且，根据所述接收信号确定待测信号；根据所述待测信号确定调制前信号，并且，通过对所述调制前信号进行调制，得到参考矢量信号；利用所述待测信号以及所述参考矢量信号，确定所述发射机的误差矢量幅度指标。本发明用于测量各种体制下的信号发射机的EVM指标，实现了在各个体制下开发具有EVM指标测量功能的测试仪器。

Description

一种误差矢量幅度的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种误差矢量幅度(EVM，Error VectorMagnitude)的测量方法及装置。

背景技术

EVM指标的测量是对调制质量的测量，它表示发送信号与理想信号的接近程度。EVM指标是应用最广泛的数字通信系统调制品质参数。

调制品质的测试通常涉及到发送信号的精确解调并与理想的数学计算出来的发送信号或参考信号进行比较。EVM测量通过采样发射器的输出端的输出信号，获得实际信号的轨迹。把输出信号解调后得到一个参考信号。误差矢量是指某个时间理想的参考信号与实际所测的信号的差别，可表征为一个包含幅度分量和相位分量的复数。通常EVM指标会采用最大的符号幅度分量或者平均符号功率的平方根。

目前在3G系统中，EVM指标测试仪器中EVM测量算法都没有公开。新的仪器厂商在开发仪器的EVM指标测量时，需要EVM测量算法。一些为特定用户开发的专用扩频无线通信系统，由于其通信体制不采用已有的通信系统体制，导致现有市面上的测试仪器不能对其发射机进行EVM指标测量。

综上所述，现有的主流测试仪器只针对公众移动通信系统(如WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000-1x)等开发了EVM测量功能，其测量算法都没有公开，因此，这些主流的测试仪器不能测量为特定用户开发的专用扩频无线通信系统发射机的EVM指标。

发明内容

本发明实施例提供了一种误差矢量幅度的测量方法及装置，用以解决现有技术中存在的无法测量为特定用户开发的专用扩频无线通信系统发射机的EVM指标的问题。

本发明实施例提供的一种误差矢量幅度的测量方法包括：

接收信号发射机发送的信号，得到接收信号，并且，根据所述接收信号确定待测信号；

根据所述待测信号确定调制前信号，并且，通过对所述调制前信号进行调制，得到参考矢量信号；

利用所述待测信号以及所述参考矢量信号，确定所述发射机的误差矢量幅度指标。

本发明实施例提供的一种误差矢量幅度的测量装置包括：

待测信号确定单元，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号，并且，根据所述接收信号确定待测信号；

参考信号确定单元，用于根据所述待测信号确定调制前信号，并且，通过对所述调制前信号进行调制，得到参考矢量信号；

EVM确定单元，用于利用所述待测信号以及所述参考矢量信号，确定所述发射机的误差矢量幅度指标。

本发明实施例，通过接收信号发射机发送的信号，得到接收信号，并且，根据所述接收信号确定待测信号；根据所述待测信号确定调制前信号，并且，通过对所述调制前信号进行调制，得到参考矢量信号；利用所述待测信号以及所述参考矢量信号，确定所述发射机的误差矢量幅度指标，从而实现了测量各种体制下的信号发射机的EVM指标，以及在各个体制下开发具有EVM指标测量功能的测试仪器，解决了现有技术中的测试仪器不能测量为特定用户开发的专用扩频无线通信系统发射机的EVM指标的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种误差矢量幅度的测量方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的系统发送矩阵示意图；

图3为本发明实施例提供的一种误差矢量幅度的测量装置结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例，提供了一种EVM的测量方法及装置，用以提供一种可用于各种体制下的EVM测量技术，指导测试仪器进行各个体制下的EVM指标测量功能的开发。

下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。

参见图1，本发明实施例提供的一种EVM的测量方法包括：

S101、接收来自信号发射机发送的信号，并利用同步算法搜索计算得到一个解调周期内的接收信号e。

S102、采用最小均方误差块线性均衡(MMSE-BLE)算法对接收信号e进行处理，以消除采样偏差带来的码间干扰，得到信号d，即由向各个码道用户发送的码片信号叠加在一起的估计矢量；进一步对信号d进行相位校准，得到相位校准后的待测信号x，将该待测信号x看作是发射机实际发送的信号。

S103、根据发射机采用的扩频码，对待测信号x进行解扩处理，以消除待测信号x中的噪声干扰，估计出扩频前的信号b。

S104、计算扩频前的信号b的功率平均值，将该功率平均值的平方根作为参考矢量信号的幅度，其中，所述参考矢量信号被认为是发射机的理想发送信号；

对扩频前的信号b进行判定，估计出调制前的信号v；

采用同一扩频码，对调制前的信号v进行调制，得到调制信号u；

根据所述扩频前的信号b的功率平均值，以及所述调制信号u，计算得到参考矢量信号y。

S105、通过待测信号x和参考矢量信号y，确定发射机的EVM测量值。

下面分别对上述各个步骤进行详细说明。

步骤S101：

待测的信号发射器发送的信号(简称发送信号)经过射频线缆直接连接到测试仪器(接收机)后，测试仪器对发射器发送的信号进行射频接收，并变换为基带I/Q码片数据I_data和Q_data，得到基带信号。

对基带信号进行同步搜索，得到一个解调周期(时隙或脉冲)内的码片数据。

假设发射机在当前解调周期发送了K个码道的数据，每个码道扩频码的码长包括Q个码片(chip)，发送N个符号数据，对于发送信号中的每个数据块，由符号数据经过扩频，成为码片。

假设第k个码道发送的符号数据为：b^(k) _j，j＝0，…，N-1，k＝0，…，K-1，其中j是符号数据编号。

假设第k个码道使用的扩频码与扰码乘积的序列为c^(k) _i，i＝0，…，Q-1。

则第k个码道上发送的扩频信号为：

s^(k) _(j*Q+i)＝b^(k) _j·c^(k) _i，k＝0，…，K-1，j＝0，…，N-1，i＝0，…，Q-1

K个码道的数据合成的发送信号为： $s=\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{s}^{\left(k\right)}.$

由于采用了射频线缆传输发送信号，因此s经过射频线缆直连信道h，并被发射机内的AWGN(Additive White Gaussian Noise，加性高斯白噪声)电子热噪声n污染后，得到测试仪器的接收信号为 $e=s\⊗h+n,$ 其中

表示线性卷积运算。

步骤S102：

假设当前解调周期内射频线缆直连信道h由于采样偏差带来的码间干扰对应的最大多径时延扩展不超过W个码片，则信道h可表示为h_i，i＝0，…，W-1。假设当前射频线缆直连信道h_i内估计的电子热噪声功率为

设数据域上的码片个数为L，则有L＝N·Q。

采用信道h构造L+W-1行L列的系统发送矩阵A如图2所示，则按最小均方误差准则(MMSE)得到系统方程为：

$(A^H\·A+{\mathrm{\σ}}_n^2\·I)\·d=A^H\·e$

其中，I为单位矩阵，矩阵A^H为矩阵A的共轭转置矩阵。

设矩阵 $R=(A^H\·A+{\mathrm{\σ}}_n^2\·I),$ 由于矩阵R的共轭对称性质，可认为R等于一个下三角矩阵H和H的共轭转置矩阵H^H的乘积，对矩阵R进行乔洛斯基(Cholesky)分解得到下三角矩阵H，即：R＝H·H^H，其中H^H为H的共轭转置矩阵，显然H^H为上三角矩阵。

则系统方程变换为：

H·H^H·d＝A^H·e

解方程H·z＝A^H·e，得到参数z；

再解方程H^H·d＝z，得到估计矢量d，其各个分量表示为d_i，i＝0，…，L-1。

对d_i采用相位校准算法进行相位校准计算，以消除测试仪器和发射机的载波频率偏差带来的相位偏差，得到相位校准后的待测信号x，则相位校准后的各个码片数据表示为x_i，i＝0，…，L-1。

现有技术中，通过多倍采样技术来消除码间干扰，因为采样速率高于符号速率几倍的情况下，通过搜索可以找到最佳的采样点，不会有码间干扰的问题，但是多倍采样对硬件要求非常高，相应的成本也很高。而采用本发明实施例提供的MMSE-BLE算法(以MMSE准则和Cholesky分解算法为基础)以及相位校准算法得到的待测信号x，只需单倍采样速率或者两倍采样速率，就可以消除采样偏差带来的码间干扰，避免由于采样偏差引入码间干扰影响EVM的测量结果。同时，消除了接收机和发射机频率偏差带来的相位偏差，避免相位偏差影响测量结果。

步骤S103：

发射机使用的扩频码与扰码乘积的序列(码道和扩频码与扰码乘积的序列一一对应)是已知的，设发射机使用的扩频码与扰码乘积的序列为c^(k) _j，j＝0，…，Q-1，则该扩频码和扰码对应的码道的扩频前的各个符号数据为：

${b^{\left(k\right)}}_i=\underset{j=0}{\overset{Q-1}{\mathrm{\Σ}}}(x_{i\·Q+j}\·{c^{{\left(k\right)}^{*}}}_j),i=0,\·\·\·,N-1$

步骤S104：

计算b^(k) _i，i＝0，…，N-1的功率平均值为：

σ² _(k)＝E(|b_i|²)

其中，E(·)表示数学期望计算(平均值计算)，将该功率平均值

作为该码道上的参考矢量信号y的幅度值。

按照最大似然准则，对b^(k) _i，i＝0，…，N-1逐个进行判决，得到对应的调制前的符号值v^(k) _i，i＝0，…，N-1。

采用同一扩频码与扰码乘积的序列对v^(k) _i，i＝0，…，N-1进行扩频调制得到调制后的符号值u^(k) _i，i＝0，…，N*Q-1。

则参考矢量信号为：

$y=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}(\sqrt{{{\mathrm{\σ}}^2}_{\left(k\right)}}\·{u^{\left(k\right)}}_i),$ 　i＝0，…，N*Q-1

其中，将幅度值

乘以u^(k) _i，用于进行幅度校准。

步骤S105：

通过待测信号x和参考矢量信号y，计算发射机的EVM测量值为：

$\mathrm{evm}=\sqrt{\frac{E\left({|x-y|}^2\right)}{E\left({\left|y\right|}^2\right)}}*100\%$

其中，E(·)表示数学期望计算(平均值计算)。

下面介绍一下本发明实施例提供的装置。

参见图3，本发明实施例提供的一种EVM的测量装置包括：

待测信号确定单元31，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号，并且，根据所述接收信号确定待测信号。

参考信号确定单元32，用于根据所述待测信号确定调制前信号，并且，通过对所述调制前信号进行调制，得到参考矢量信号。

EVM确定单元33，用于利用所述待测信号以及所述参考矢量信号，确定所述发射机的误差矢量幅度指标。

较佳地，所述待测信号确定单元31包括：

接收信号单元311，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号。

码间干扰消除单元312，用于采用最小均方误差块线性均衡算法对所述接收信号进行处理，消除所述接收信号的码间干扰，得到所述待测信号。

相位校准单元313，用于采用相位校准算法对所述待测信号进行相位校准，得到校准后的待测信号。

较佳地，所述参考信号确定单元32包括：

解扩单元321，用于根据所述发射机的扩频码，对所述待测信号进行解扩处理，得到扩频前的信号。

调制前信号确定单元322，用于根据所述扩频前的信号确定调制前信号。

幅度值单元323，用于计算所述待测信号的功率平均值，将该功率平均值的平方根作为所述参考矢量信号的幅度值。

调制单元324，用于利用所述发射机的扩频码对所述调制前信号进行扩频调制，得到参考矢量信号。

综上所述，本发明实施例提供了一种可应用于各种体制下的EVM测量技术，可以用于指导测试仪器进行各个体制下的EVM指标测量功能的开发。另外，本发明实施例中的待测信号是经过MMSE-BLE算法解调、相位校准得到校准后的待测信号，采用这种处理方式可以消除采样偏差带来的码间干扰，避免由于采样偏差引入码间干扰影响EVM的测量结果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1、一种误差矢量幅度的测量方法，用于测量信号发射机的误差矢量幅度指标，其特征在于，该方法包括：

接收信号发射机发送的信号，得到接收信号，并且，根据所述接收信号确定待测信号；

根据所述待测信号确定调制前信号，并且，通过对所述调制前信号进行调制，得到参考矢量信号；

利用所述待测信号以及所述参考矢量信号，确定所述发射机的误差矢量幅度指标。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述接收信号确定待测信号的步骤包括：

采用最小均方误差块线性均衡算法对所述接收信号进行处理，消除所述接收信号的码间干扰，得到待测信号。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，消除所述接收信号的码间干扰后，进一步采用相位校准算法进行相位校准，得到校准后的待测信号。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述待测信号确定调制前信号的步骤包括：

根据所述发射机的扩频码，对所述校准后的待测信号进行解扩处理，得到扩频前的符号；

根据所述扩频前的符号确定调制前信号。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述发射机的扩频码对所述调制前信号进行扩频调制，得到参考矢量信号。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考矢量信号的幅度为所述待测信号的功率平均值的平方根。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过射频线缆直连信道接收所述发射机发送的信号。

8、一种误差矢量幅度的测量装置，其特征在于，该装置包括：

待测信号确定单元，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号，并且，根据所述接收信号确定待测信号；

参考信号确定单元，用于根据所述待测信号确定调制前信号，并且，通过对所述调制前信号进行调制，得到参考矢量信号；

EVM确定单元，用于利用所述待测信号以及所述参考矢量信号，确定所述发射机的误差矢量幅度指标。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述待测信号确定单元包括：

接收信号单元，用于接收信号发射机发送的信号，得到接收信号；

码间干扰消除单元，用于采用最小均方误差块线性均衡算法对所述接收信号进行处理，消除所述接收信号的码间干扰，得到所述待测信号。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述待测信号确定单元还包括：

相位校准单元，用于采用相位校准算法对所述待测信号进行相位校准，得到校准后的待测信号。

11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述参考信号确定单元包括：

解扩单元，用于根据所述发射机的扩频码，对所述校准后的待测信号进行解扩处理，得到扩频前的符号；

调制前信号确定单元，用于根据所述扩频前的符号确定调制前信号；

调制单元，用于利用所述发射机的扩频码对所述调制前信号进行扩频调制，得到参考矢量信号。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

幅度值单元，用于计算所述待测信号的功率平均值，将该功率平均值的平方根作为所述参考矢量信号的幅度值。

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