CN101702697B - 基于连续波组合法的数字解调误差参量计量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于连续波组合法的数字解调误差参量计量方法及系统，其中方法可以包括：生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的连续波信号，其中第一频率大于第二频率；将所生成的连续波信号作为等效数字调制信号输入到矢量信号分析仪(VSA)的输入端，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为M进制相移键控(MPSK)，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。通过本发明的方法生成的用于校准VSA的等效数字调制信号的误差参量是可以精确设定、计算的，因此，本发明可以同时解决数字解调误差参量量值溯源和误差设置两个问题。

Description

基于连续波组合法的数字解调误差参量计量方法及系统

技术领域

本发明涉及数字解调误差参量的计量，特别涉及基于连续波组合法的数字解调误差参量计量方法及系统。

背景技术

目前，数字调制信号是信息传输的主要载体，已成为信息社会的重要基石。其中，误差矢量幅度均方根值(以下简称EvmRms)、误差矢量幅度峰值(以下简称EvmPeak)、幅度误差均方根值(以下简称MagErrRms)、幅度误差峰值(以下简称MagErrPeak)、相位误差均方根值(以下简称PhaseErrRms)、相位误差峰值(以下简称PhaseErrPeak)以及频率误差(以下简称FrequencyErr)是衡量数字调制信号误差的重要误差参量。和所有的物理量一样，这些误差参量也必须经过可信的、可溯源的计量，才能保证量值准确和统一，才能保证信息系统的正常运转。然而，在目前的数字调制误差参量计量中仍存在如下问题：

1、闭环互测，难于溯源。这主要是指：根据目前国内外的数字调制误差参量计量方法(例如JJF 1128-2004矢量信号分析仪校准规范或JJF

1174-2007数字信号发生器校准规范规定的数字调制误差参量计量方法)，一方面，数字信号发生器是用矢量信号分析仪(以下简称VSA)来校准的，即数字信号发生器所生成数字调制信号的各个误差参量并不是已知的，而是由VSA测量并分析得出的；另一方面，对VSA的校准则基于数字信号发生器作为标准器。上述计量过程明显是一个闭环互测的过程，而且是一个不可溯源的闭环互测的过程，是计量体系中“空中楼阁”。也就是说，目前的数字调制误差参量计量得到的误差参量是不可溯源的，这难于保证计量过程的准确度和可信度。

2、用于校准VSA的数字调制信号缺乏误差参量的设置。在实际应用系统中，由于多种因素的干扰，数字调制信号往往是存在误差的，且误差不会是固定的值。因此，为了保证VSA能够准确计量数字调制信号的各个误差参量，作为校准VSA标准器的数字调制信号的误差参量在一定范围内应当是可以设置的。然而，当前校准方法却是不对误差参量进行设置的，这是脱离数字调制误差参量的实际应用要求的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的实施例提供了数字解调误差参量计量方法及系统，可以生成误差参量可溯源的等效数字调制信号作为校准VSA的标准信号，以彻底解决数字解调误差参量计量过程的准确度和可信度问题。

本发明实施例提供的数字解调误差参量计量方法，包括：

生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

将所生成的连续波信号作为等效数字调制信号输入到VSA的输入端，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为M进制相移键控MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

本发明实施例提供的一种数字解调频率误差参量计量方法，包括：

生成载波频率为第一频率与第二频率的和或差与误差频率之和的连续波信号，其中第一频率大于第二频率，误差频率小于第二频率的二分之一；

将所生成的连续波信号通过功分器分为甲路连续波信号和乙路连续波信号；

将甲路连续波信号作为等效数字调制信号输入到矢量信号分析仪VSA的输入端，获得甲路连续波信号等效MPSK信号的频率误差的测量值，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数；

将乙路连续波信号输入到频率计，得到频率计测量得到的频率值，并根据频率计测量得到的频率值计算频率误差的实际值；以及根据频率误差的实际值以及VSA测量得到的频率误差的测量值对VSA进行校准。

上述频率误差的实际值为频率计测量得到的频率值减去第一频率与第二频率的和或差后得到的差值。

本发明实施例提供的另一种基于连续波组合法的数字解调误差参量计量方法，包括：

生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的第一连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

生成载波频率为第一频率与第三频率之和或差的第二连续波信号，其中第一频率大于第三频率；

将第一连续波信号和第二连续波信号合并为一路合成信号作为等效数字调制信号输入到VSA的输入端，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

上述的合并为将第一连续波信号和第二连续波信号相加。

上述方法进一步包括：在将第一连续波信号和第二连续波信号合并为一路合成信号后，计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量；VSA在接收到所述合成信号后，测量得到所述合成信号等效MPSK信号的误差参量，并根据计算得到的所述合成信号等效MPSK信号的误差参量以及测量得到的误差参量对VSA进行校准。

上述误差参量包括：误差矢量幅度均方根值EvmRms；所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的EvmRms： $\mathrm{EvmRms}={[2-2\sqrt{\frac{1}{1+\mathrm{ISR}}}]}^{\frac{1}{2}}.$

上述误差参量包括：幅度误差均方根值MagErrRms；所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的MagErrRms：

$\mathrm{MagErrRms}=\sqrt{2(1+\mathrm{ISR})-2\sqrt{\mathrm{ISR}+1}\·\frac{\underset{0}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}\sqrt{1+\mathrm{ISR}+2\sqrt{\mathrm{ISR}}\cos \mathrm{\θ}}\mathrm{d\θ}}{\mathrm{\π}}}.$

上述误差参量包括：幅度误差峰值MagErrPeak；所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的MagErrPeak： $\mathrm{MagErrPeak}=1-\frac{1-\sqrt{\mathrm{ISR}}}{\sqrt{\mathrm{ISR}+1}}.$

上述误差参量包括：误差矢量幅度峰值EvmPeak；所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的EvmPeak： $\mathrm{EvmPeak}=1-\frac{1-\sqrt{\mathrm{ISR}}}{\sqrt{\mathrm{ISR}+1}}.$

上述误差参量包括：相位误差均方根值PhaseErrRms；所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的PhaseErrRms： $\mathrm{PhaseErrRms}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}{\left[\arcsin \frac{\sqrt{\mathrm{ISR}}\sin \mathrm{\θ}}{1+\sqrt{\mathrm{ISR}}\cos \mathrm{\θ}}\right]}^2\mathrm{d\θ}}{\mathrm{\π}}}.$

上述误差参量包括：相位误差峰值PhaseErrPeak；所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的PhaseErrPeak：

其中，ISR为第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值。

上述公式中，ISR为输入VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值；θ是积分变量，积分限从0到π。

特别地，上述ISR小于-8dB；且若在VSA中一次解调分析用于统计结果的符号数为N×M，Nβ_d为整数，其中，β_d为第三频率与第二频率的比值；N为VSA中一次解调分析用于统计结果的符号序列持续时间和第二频率的乘积。

本发明的实施例提供了一种数字解调误差参量计量系统，包括：

连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

矢量信号分析仪VSA，用于接收连续波信号发生器所生成的连续波信号，测量所接收连续波信号等效MPSK信号的误差参量，在连续波失真很小的情况下，可以认为这种等效MPSK信号的数字调制误差参量为零。其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

本发明的实施例提供了一种数字解调频率误差参量计量系统，包括：

连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第二频率的和或差与误差频率之和的连续波信号，其中第一频率大于第二频率；较佳地，误差频率小于第二频率的二分之一。

功分器，用于将连续波信号发生器生成的连续波信号分为甲路连续波信号和乙路连续波信号；

矢量信号分析仪VSA，用于接收甲路连续波信号，测量所接收甲路连续波信号等效M进制相移键控MPSK信号的频率误差，得到频率误差的测量值，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数；

频率计，用于接收乙路连续波信号，测量得到的乙路连续波信号的频率值。

上述系统进一步包括：原子钟，用于为所述连续波信号发生器和频率计提供稳定的时钟信号，其中，所述原子钟为铷原子钟。

本发明的实施例提供了另一种基于连续波组合法的数字解调误差参量计量系统，包括：

第一连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的第一连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

第二连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第三频率之和或差的第二连续波信号，其中第一频率大于第三频率；推荐值是第二频率大于第三频率。

合路器，用于合成第一连续波信号发生器生成的第一连续波信号和第二连续波信号发生器生成的第二连续波信号得到合成信号；

矢量信号分析仪VSA，用于接收合路器输出的合成信号，测量所接收合成信号等效MPSK信号的误差参量，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

上述数字解调误差参量计量系统进一步包括：第一隔离器，连接在第一连续波信号发生器和合路器之间，用于隔离第一连续波信号发生器和第二连续波信号；第二隔离器，连接在第二连续波信号发生器和合路器之间，用于隔离第一连续波信号发生器和第二连续波信号。

上述数字解调误差参量计量系统进一步包括：衰减器，连接在第二连续波信号发生器和合路器之间或连接在第二隔离器和合路器之间，用于调整第二连续波信号输出到VSA的功率。

有鉴于此，本发明提供了等效的存在误差的数字调制信号，且该数字调制信号的6个误差参量EvmRms、EvmPeak、MagErrRms、MagErrPeak、PhaseErrRms以及PhaseErrPeak是可以精确设定、计算的。由于该数字调制信号的误差参量最终可以溯源两路连续波信号的功率比值，从而能够使用这种信号对矢量解调误差参量进行准确校准。因此，本发明可以同时解决计量溯源和误差设置两个问题。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明实施例提供的一种数字解调误差参量计量方法的流程图；

图2为本发明另一个实施例提供的数字解调误差参量计量方法的流程图；

图3为本发明又一个实施例提供的数字解调误差参量计量方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的数字解调误差计量系统结构示意图；

图5为本发明另一个实施例提供的数字解调误差计量系统结构示意图；

图6为本发明又一个实施例提供的数字解调误差计量系统结构示意图；

图7显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量EvmRms的计算值和测量值；

图8显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量EvmPeak的计算值和测量值；

图9显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量MagErrRms的计算值和测量值；

图10显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量MagErrPeak的计算值和测量值；

图11显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量PhaseErrRms的计算值和测量值；

图12显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量PhaseErrPeak的计算值和测量值；

图13显示了ISR＝-10dB时，不同β_d情况下VSA输出的4PSK(QPSK)解调矢量图。

具体实施方式

为了解决现有数字信号发生器所生成的数字调制信号的误差参量不可溯源的问题，本发明的实施例提供了一种数字解调误差参量计量校准方法，如图1所示，该方法主要包括：

步骤111：生成载波频率为第一频率f_d与第二频率f_b之和f_d+f_b或差f_d-f_b的连续波信号C_C(t)，其中第一频率f_d大于第二频率f_b；需要说明的是，在本步骤中第一频率f_d和第二频率f_b均为正值。

通过上述步骤11生成的连续波信号可以通过如下公式(1)表达：

其中，

为任意相位值。

步骤112：将所生成的连续波信号作为等效数字调制信号输入到VSA的输入端，其中，VSA的载波频率设置为第一频率f_d，解调模式设置为M进制相移键控(MPSK)，符号速率设置为第二频率f_b的M倍Mf_b，其中，M为正整数。

另外，为了实现数字调制信号频率误差的测量，本发明的实施例还给出了一种数字解调频率误差参量计量方法，可以实现数字调制信号频率误差FrequencyErr的测量，如图2所示，该方法主要包括：

步骤121：生成载波频率为第一频率f_d与第二频率f_b的和或差与误差频率f_ES之和的连续波信号，其中第一频率f_d大于第二频率f_b，且f_ES小于f_b的二分之一。

需要说明的是，在本步骤中，第一频率f_d和第二频率f_b均为正值。

步骤122：将所生成的连续波信号通过功分器分为甲路连续波信号和乙路连续波信号。

步骤123：将甲路连续波信号输入到矢量信号分析仪VSA的输入端，获得甲路连续波信号等效MPSK信号的频率误差的测量值f_ED，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

步骤124：将乙路连续波信号输入到频率计，得到频率计测量得到的频率值f_c，并根据频率计测量得到的频率值计算频率误差的实际值f_ER。

在本步骤中，频率误差的实际值f_ER可以通过公式f_ER＝f_c-(f_d±f_b)计算得到。

步骤125：根据频率误差的实际值以及VSA测量得到的频率误差的测量值对VSA进行校准。

从上述方法可以看出，甲路连续波信号等效MPSK信号的频率误差与误差频率f_ES有关，可以通过误差频率f_ES进行设置。

上述步骤111和121生成的连续波信号在VSA经过解调以后等效为MPSK信号，且能够遍历MPSK信号上的所有符号点。以步骤111生成的连续波信号为例证明如下：

在使用频率为第一频率f_d的连续波对C_c(t)进行正交解调，并进行低通滤波后可以得到表达式为

的矢量信号。本领域的技术人员可以理解，V(t)在IQ正交坐标系上代表一个以角速度2πf_b旋转的矢量圆，如果以Mf_b的速率对该矢量圆进行抽样，则形成的星座点就是矢量圆内割正M边形的M个顶点。如果VSA内置MPSK解调模式，则通过载波相位同步和码元同步，可以将这M个抽样星座点同步到设计星座点。由此可以看出，频率为f_d±f_b的单载波信号可以等效为载波频率为f_d，符号速率Mf_b波特(Baud)的MPSK信号，且其符号序列沿MPSK设计星座点依次取值，而不是随机取值。由于上述等效MPSK信号本质上是连续波信号，且如果连续波信号是低失真的，则这种等效MPSK信号的调制误差可以认为接近零。因此，使用这种等效的MPSK信号可以对VSA实现可溯源校准，通常使用二进制相移键控(2PSK)、四进制相移键控(4PSK)和八进制相移键控(8PSK)等模式。然而，除频率误差之外，上述等效MPSK信号的误差参量是固定的，不能进行设置。

更进一步，为了实现等效MPSK信号其他误差参量的设置，本发明的实施例还提供了一种数字解调误差参量计量方法，该方法又称为基于连续波组合法的数字解调误差参量计量方法，如图3所示，该方法主要包括：

步骤21：生成载波频率为第一频率f_d与第二频率f_b之和f_d+f_b或差f_d-f_b的第一连续波信号C_C1(t)，其中第一频率f_d大于第二频率f_b。

已知通过上述步骤21生成的第一连续波信号C_C1(t)可以通过上述公式(1)表达。

步骤22：生成载波频率为第一频率f_d与第三频率Δf_d之和f_d+Δf_d或差f_d-Δf_d的第二连续波信号C_C2(t)，其中第一频率f_d大于第三频率Δf_d。

通过上述步骤22生成的第二连续波信号C_C2(t)可以通过如下公式(3)表达：

步骤23：将第一连续波信号C_C1(t)和第二连续波信号C_C2(t)合并为一路合成信号作为等效数字调制信号输入到VSA的输入端，其中，VSA的载波频率设置为第一频率f_d，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率f_b的M倍Mf_b，其中，M为正整数。

需要说明的是，本步骤所述的合并是指将第一连续波信号C_C1(t)和第二连续波信号C_C2(t)相加，在实际应用中可以使用合路器(Combiner)将两路连续波信号进行合并。

假设上述第一连续波信号C_C1(t)和第二连续波信号C_C2(t)的干扰频偏比优选地，β_d为小于1的正数，则通过合并上述第一连续波信号C_C1(t)和第二连续波信号C_C2(t)得到的合成信号经过正交解调后的矢量表达式如下面公式(4)所示，其中，ISR为第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值。

若在VSA中一次解调分析用于统计结果的符号数为N×M，则在本实施例中，要求VSA的抽样时间是上述公式(4)两个分量周期的整数倍，即VSA的抽样时间是

的周期以及

的周期的整数倍，即Nβ_d为整数，且其值越大越好，上述合成信号可以等效为一个存在误差的MPSK信号，且该等效MPSK信号的EvmRms、EvmPeak、MagErrRms、MagErrPeak、PhaseErrRms、PhaseErrPeak，是可以精确设定并计算的。

由于第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值太大将会影响VSA测量的准确度，因此，应当保证ISR小于一定的门限值，较佳地，应当保证ISR＜-8dB。同时，VSA的解调带宽span推荐设置为3f_d。

在上述情况下，上述合成信号等效MPSK信号的EvmRms可以通过如下公式(5)计算得到：

$\mathrm{EvmRms}={[2-2\sqrt{\frac{1}{1+\mathrm{ISR}}}]}^{\frac{1}{2}}---\left(5\right)$

上述合成信号等效MPSK信号的EvmPeak和MagErrPeak可以通过如下公式(6)计算得到：

$\mathrm{EvmPeak}=\mathrm{MagErrPeak}=1-\frac{1-\sqrt{\mathrm{ISR}}}{\sqrt{\mathrm{ISR}+1}}---\left(6\right)$

上述合成信号等效MPSK信号的MagErrRms可以通过如下公式(7)计算得到：

上述合成信号等效MPSK信号的PhaseErrRms可以通过如下公式(8)计算得到：

$\mathrm{PhaseErrRms}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}{\left[\arcsin \frac{\sqrt{\mathrm{ISR}}\sin \mathrm{\θ}}{1+\sqrt{\mathrm{ISR}}\cos \mathrm{\θ}}\right]}^2\mathrm{d\θ}}{\mathrm{\π}}}---\left(8\right)$

上述合成信号等效MPSK信号的PhaseErrPeak可以通过如下公式(9)计算得到：

$\mathrm{PhaseErrPeak}=\arcsin \sqrt{\mathrm{ISR}}---\left(9\right)$

需要说明的是，以上公式中ISR的单位均是线性的，而不以dB为单位，可以溯源到功率的计量标准。

由此可以看出，上述合成信号等效MPSK信号的误差参量PhaseErrRms，PhaseErrPeak，MagErrRms，EvmRms，MagErrPeak和EvmPeak均是与该合成信号所包含的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值ISR有关，而ISR可以溯源到高频功率标准，也就是说，通过上述方法产生的合成信号等效MPSK信号的误差参量是可以溯源的。并且，通过调节ISR即可实现对所生成合成信号等效MPSK信号的误差参量PhaseErrRms，PhaseErrPeak，MagErrRms，EvmRms，MagErrPeak和EvmPeak的设置。

由此，在生成上述合成信号后，可以进一步执行步骤24：根据上述公式(4)至(8)计算该合成信号等效MPSK信号的误差参量，包括：PhaseErrRms，PhaseErrPeak，MagErrRms，EvmRms，MagErrPeak和EvmPeak。并在VSA接收到上述合成信号后进一步执行步骤25：测量得到该合成信号等效MPSK信号的误差参量，并根据计算得到的该合成信号等效MPSK信号的误差参量以及测量得到的该合成信号等效MPSK信号的误差参量对VSA进行校准。

由于通过上述方法生成的等效MPSK信号的误差参量既是可以溯源又是可以设置的，因此，上述VSA校准过程满足量值溯源要求。

除了上述VSA的校准方法之外，本发明的实施例还公开了一种数字解调误差参量计量系统，如图4所示，该系统主要包括：

连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率f_d与第二频率f_b之和f_d+f_b或差f_d-f_b的连续波信号C_C(t)，其中第一频率f_d大于第二频率f_b；

VSA，用于接收连续波信号发生器所生成的连续波信号，测量所接收连续波信号等效MPSK信号的误差参量，其中，VSA的载波频率设置为第一频率f_d，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率f_b的M倍Mf_b，其中，M为正整数。

本发明的实施例还公开了另一种数字解调频率误差参量计量系统，如图5所示，该系统主要包括：

连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率f_d与第二频率f_b的和或差以及误差频率f_ES之和的连续波信号，其中第一频率f_d大于第二频率f_b，误差频率f_ES小于第二频率f_b的二分之一；

功分器，用于将连续波信号发生器生成的连续波信号分为甲路连续波信号和乙路连续波信号；

VSA，用于接收甲路连续波信号，测量所接收甲路连续波信号等效MPSK信号的频率误差，得到频率误差的测量值f_ED，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数；

频率计，用于接收乙路连续波信号，测量得到的乙路连续波信号的频率值f_c。

上述数字解调误差参量计量系统，还应当进一步包括：原子钟，用于为所述连续波信号发生器和频率计提供稳定的时钟信号。较佳地，上述原子钟为铷原子钟。

本发明的实施例还公开了又一种数字解调误差参量计量系统，如图6所示，该系统主要包括：

第一连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率f_d与第二频率f_b之和f_d+f_b或差f_d-f_b的第一连续波信号C_C1(t)，其中第一频率f_d大于第二频率f_b；

第二连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率f_d与第三频率Δf_d之和f_d+Δf_d或差f_d-Δf_d的第二连续波信号C_C2(t)，其中第一频率f_d大于第三频率Δf_d；

合路器，用于合并第一连续波信号发生器生成的第一连续波信号C_C1(t)和第二连续波信号发生器生成的第二连续波信号C_C2(t)，得到合成信号；

VSA，用于接收合路器输出的合成信号，测量所接收合成信号等效MPSK信号的误差参量，其中，VSA的载波频率设置为第一频率f_d，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率f_b的M倍Mf_b，其中，M为正整数。

由此，可以将通过上述公式(4)至(8)计算得到的该合成信号等效MPSK信号的各个误差参量的值与VSA测量得到的所接收合成信号等效MPSK信号的各个误差参量进行比对，即实现对VSA的校准。

更进一步，为了防止两个连续波信号发生器之间的馈通，上述数字解调误差参量计量系统还可以进一步包括：

连接在第一连续波信号发生器和合路器之间的第一隔离器(Isolator)，用于隔离第一连续波信号发生器和第二连续波信号；

连接在第二连续波信号发生器和合路器之间的第二隔离器(Isolator)，用于隔离第二连续波信号发生器和第一连续波信号。

上述数字解调误差参量计量系统还可以进一步包括：连接在第二连续波信号发生器和合路器之间或连接在第二隔离器和合路器之间的衰减器，用于调整第二连续波信号输出到VSA的功率。

下面通过实验数据说明上述对VSA的校准方法的准确度和可信度。在本次实验中，使用两台安捷伦公司(Agilent)的E8257D信号源作为第一连续波信号发生器和第二连续波信号发生器；使用Agilent的E4440A频谱分析仪+89600矢量分析软件作为VSA。

下述表1和表2分别显示了在第一连续波信号频率999MHz(第一频率为1000MHz，第二频率为1MHz)，第二连续波信号频率为999.499MHz(第三频率为0.501MHz)，干扰频偏比为β_d＝501/1000时，不同ISR下上述合成信号等效MPSK信号的EvmRms、EvmPeak、MagErrRms、MagErrPeak、PhaseErrRms、PhaseErrPeak误差参量的计算值和测量误差，其中，测量误差为VSA的测量值与计算值之间误差与计算值的比值。VSA的载波频率设置为1000MHz，调制模式设置为QPSK。另外，由于上述误差参量计算值是依据ISR根据理论公式计算得到的，因此，上述计算值也是该合成信号等效MPSK信号各个误差参量的实际值。

表1

表2

图7显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量EvmRms的计算值和测量值。其中，三角形标识的曲线代表EvmRms的测量值；正方形标识的曲线代表EvmRms的测量值。

图8显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量EvmPeak的计算值和测量值。其中，三角形标识的曲线代表EvmPeak的测量值；正方形标识的曲线代表EvmPeak的测量值。

图9显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量MagErrRms的计算值和测量值。其中，三角形标识的曲线代表MagErrRms的测量值；正方形标识的曲线代表MagErrRms的测量值。

图10显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量MagErrPeak的计算值和测量值。其中，三角形标识的曲线代表MagErrPeak的测量值；正方形标识的曲线代表MagErrPeak的测量值。

图11显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量PhaseErrRms的计算值和测量值。其中，三角形标识的曲线代表PhaseErrRms的测量值；正方形标识的曲线代表PhaseErrRms的测量值。

图12显示了不同ISR下两路连续波信号合并后等效MPSK信号的误差参量PhaseErrPeak的计算值和测量值。其中，三角形标识的曲线代表PhaseErrPeak的测量值；正方形标识的曲线代表PhaseErrPeak的测量值。

图13显示了ISR＝-10dB时，不同β_d情况下VSA输出的4PSK解调矢量图。图13显示的是一种典型的试验现象。

从表1和表2中的数据可以看出，由于测量误差很小，说明该合成信号等效MPSK信号各个误差参量的计算值(也即实际值)和测量值是非常接近的。另外，从图5至图10中的曲线也可以看出，该等效MPSK信号误差参量的计算值(也即实际值)和测量值也是非常接近的。由此，可以说明通过上述方法生成的两路连续波信号合并后所生成合成信号的等效MPSK信号的各个误差参量是可以溯源也可以根据ISR设置的，因此，通过上述方法对VSA进行校准可以得到较高的准确度和可信度。

有鉴于此，本发明提供了一个使用两路信号连续波信号的合成信号得到等效的存在误差的数字调制信号，且该数字调制信号的6个误差参量EvmRms、EvmPeak、MagErrRms、MagErrPeak、PhaseErrRms和PhaseErrPeak是可以精确设定、计算的。由于该合成信号的误差参量最终可以溯源到两路连续波信号功率的比值，从而能够使用这种信号对矢量解调误差参量进行准确校准。因此，本发明可以同时解决计量溯源和误差设置两个问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种数字解调误差参量计量方法，其特征在于，包括：

生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

将所生成的连续波信号作为等效数字调制信号输入到矢量信号分析仪VSA的输入端，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为M进制相移键控MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

2.一种数字解调频率误差参量计量方法，其特征在于，包括：

生成载波频率为第一频率与第二频率的和或差与误差频率之和的连续波信号，其中第一频率大于第二频率，误差频率小于第二频率的二分之一；

将所生成的连续波信号通过功分器分为甲路连续波信号和乙路连续波信号；

将甲路连续波信号作为等效数字调制信号输入到矢量信号分析仪VSA的输入端，获得甲路连续波信号等效M进制相移键控MPSK信号的频率误差的测量值，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数；

将乙路连续波信号输入到频率计，得到频率计测量得到的频率值，并根据频率计测量得到的频率值计算频率误差的实际值；以及根据频率误差的实际值以及VSA测量得到的频率误差的测量值对VSA进行校准。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据频率计测量得到的频率值计算频率误差的实际值包括：将所述频率计测量得到的频率值减去第一频率与第二频率的和或差，将得到的差值作为所述频率误差的实际值。

4.一种数字解调误差参量计量方法，其特征在于，包括：

生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的第一连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

生成载波频率为第一频率与第三频率之和或差的第二连续波信号，其中第一频率大于第三频率；

将第一连续波信号和第二连续波信号合并为一路合成信号作为等效数字调制信号输入到VSA的输入端，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为M进制相移键控MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的合并为将第一连续波信号和第二连续波信号相加。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在将第一连续波信号和第二连续波信号合并为一路合成信号后，计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量；

VSA在接收到所述合成信号后，测量得到所述合成信号等效MPSK信号的误差参量，并根据计算得到的所述合成信号等效MPSK信号的误差参量以及测量得到的误差参量对VSA进行校准。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述误差参量包括：误差矢量幅度均方根值EvmRms；

所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的EvmRms：

$\mathrm{EvmRms}={[2-2\sqrt{\frac{1}{1+\mathrm{ISR}}}]}^{\frac{1}{2}}$

其中，ISR为输入VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述误差参量包括：幅度误差的均方根值MagErrRms；

所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的MagErrRms：

$\mathrm{MagErrRms}=\sqrt{2(1+\mathrm{ISR})-2\sqrt{\mathrm{ISR}+1}\·\frac{\underset{0}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}\sqrt{1+\mathrm{ISR}+2\sqrt{\mathrm{ISR}}\cos \mathrm{\θ}}\mathrm{d\θ}}{\mathrm{\π}}}$

其中，ISR为输入VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值；θ是积分变量，积分限从0到π。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述误差参量包括：幅度误差峰值MagErrPeak；

所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的MagErrPeak：

$\mathrm{MagErrPeak}=1-\frac{1-\sqrt{\mathrm{ISR}}}{\sqrt{\mathrm{ISR}+1}}$

其中，ISR为输入VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述误差参量包括：误差矢量幅度峰值EvmPeak；

所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的EvmPeak：

$\mathrm{EvmPeak}=1-\frac{1-\sqrt{\mathrm{ISR}}}{\sqrt{\mathrm{ISR}+1}}$

其中，ISR为输入VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值。

11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述误差参量包括：相位误差均方根值PhaseErrRms；

所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的PhaseErrRms：

$\mathrm{PhaseErrRms}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}{\left[\arcsin \frac{\sqrt{\mathrm{ISR}}\sin \mathrm{\θ}}{1+\sqrt{\mathrm{ISR}}\cos \mathrm{\θ}}\right]}^2\mathrm{d\θ}}{\mathrm{\π}}}$

其中，ISR为输入VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值；θ是积分变量，积分限从0到π。

12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述误差参量包括：相位误差峰值PhaseErrPeak；

所述计算所述合成信号等效MPSK信号的误差参量包括：根据如下公式计算所述合成信号等效MPSK信号的PhaseErrPeak：

$\mathrm{PhaseErrPeak}=\arcsin \sqrt{\mathrm{ISR}}$

其中，ISR为输入VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信号功率的比值。

13.根据权利要求7至12任一项所述的方法，其特征在于，所述ISR小于-8dB；

若在VSA中一次解调分析用于统计结果的符号数为N×M，Nβ_d为整数，其中，β_d为第三频率与第二频率的比值；N为VSA中一次解调分析用于统计结果的符号序列持续时间和第二频率的乘积。

14.一种数字解调误差参量计量系统，其特征在于，包括：

连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

矢量信号分析仪VSA，用于接收连续波信号发生器所生成的连续波信号，测量所接收连续波信号等效M进制相移键控MPSK信号的误差参量，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

15.一种数字解调频率误差参量计量系统，其特征在于，包括：

连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第二频率的和或差与误差频率之和的连续波信号，其中第一频率大于第二频率，误差频率小于第二频率的二分之一；

功分器，用于将连续波信号发生器生成的连续波信号分为甲路连续波信号和乙路连续波信号；

矢量信号分析仪VSA，用于接收甲路连续波信号，测量所接收甲路连续波信号等效M进制相移键控MPSK信号的频率误差，得到频率误差的测量值，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数；

频率计，用于接收乙路连续波信号，测量得到的第二连续波信号的频率值。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，进一步包括：原子钟，用于为所述连续波信号发生器和频率计提供稳定的时钟信号。

17.一种数字解调误差参量计量系统，其特征在于，包括：

第一连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的第一连续波信号，其中第一频率大于第二频率；

第二连续波信号发生器，用于生成载波频率为第一频率与第三频率之和或差的第二连续波信号，其中第一频率大于第三频率；

合路器，用于合成第一连续波信号发生器生成的第一连续波信号和第二连续波信号发生器生成的第二连续波信号得到合成信号；

矢量信号分析仪VSA，用于接收合路器输出的合成信号，测量所接收合成信号等效M进制相移键控MPSK信号的误差参量，其中，VSA的载波频率设置为第一频率，解调模式设置为MPSK，符号速率设置为第二频率的M倍，其中，M为正整数。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括：

第一隔离器，连接在第一连续波信号发生器和合路器之间，用于隔离第二连续波信号和第一连续波信号发生器；

第二隔离器，连接在第二连续波信号发生器和合路器之间，用于隔离第一连续波信号和第二连续波信号发生器。

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括：

衰减器，连接在第二连续波信号发生器和合路器之间，用于调整第二连续波信号输出到VSA的功率。

20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，进一步包括：

衰减器，连接在第二隔离器和合路器之间，用于调整第二连续波信号输出到VSA的功率。

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