CN101789759B - 一种曲线拟合实现调制预畸变的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曲线拟合法实现调制信号预畸变的方法，包括：第一基带调制信号由双路任意波形产生器产生I、Q基带信号，第二直接由DA变换产生基带调制信号的模拟信号波形；载波由外部提供，要求载波频谱特性优良，特别是相位噪声要求较高；第三基带调制信号和载波信号加入到矢量调制器上，完成矢量调制过程；第四根据基带设定值，测量相应调制信号电平；第五运用最小均方根误差法曲线拟合得到原点偏移量；第六将预畸变的基带信号加到带有原点偏移特性的矢量调制器上从而实现调制预畸变，提高调制质量，由于基带调制信号由双路任意波形产生器产生，可以实现波形的任意控制，从而达到预畸变等多种功能。

Description

一种曲线拟合实现调制预畸变的方法

技术领域

本发明涉及一种改善矢量调制信号性能的方法，特别是涉及一种通过曲线拟合实现调制预畸变的方法。

背景技术

目前，矢量调制信号已经广泛应用于军民通信系统，而矢量调制信号源是产生矢量调制信号的最主要的仪器，已经成为科研和生产中必不可少的仪器。矢量调制信号源产生的矢量调制信号的性能直接影响通信信息的质量，目前国内市场上还没有自主研发的矢量调制信号源，国外现有销售的矢量调制信号源产生的矢量调制信号是由两路分别正交的载波信号和基带信号经过正交调制器相加得到的，由于调制器均采用现有的元器件，受各种工艺影响，调制器不可能作成完全理想的正交，因此即使输入基带信号无直流成分，而调制的结果中却含有本振信号分量，从而导致输出的矢量调制信号发生原点偏移，产生矢量调制失真，这种由于调制器自身非理想性产生的原点偏移是一种不可避免的，目前国内使用的矢量调制信号源均为直接引进国外现有产品，其硬件电路已经成形，无法再进行任何改动，而其软件部分也属于技术秘密，同时受到电子技术瓶颈的限制，再改进调制器的性能成本非常高，通过改变调制器的性能来抑制原点偏移带来的矢量调制失真已经越来越困难。因此有必要研究出一种改善矢量调制质量，提高调制准确度的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中直接引进矢量信号源无法改动硬件电路，以及调制器自身非理想性引入的矢量调制信号失真的不足，而提出一种曲线拟合实现调制预畸变的方法。

本发明的技术方案为：

一种曲线拟合实现调制预畸变的方法，包括如下步骤：

1)在基带双路任意波形发生器上输入数据I(n)＝Acos(2πn/k)，Q(n)＝Asin(2πn/k)以产生基带信号，其中A为常量，是信号幅度值对应的数字量，k为正整数，是总的取样点数，一般取10以上的值即可；n取正整数，为取样点序号，取值为n＝0，1，2……k-1；

2)将基带调制信号和载波信号加入到矢量调制器上；

3)每设定一对I(n)和Q(n)后就测量一次已调波的信号电平，相应记为b(n)；

4)将原点偏移对应的矢量折算到用基带的数字量表示的复平面上为(a_x，a_y)，则有 $b\left(n\right)=\sqrt{{(I\left(n\right)-a_x)}^2+{(Q\left(n\right)-a_y)}^2};$

5)根据所得的k组：I(n)，Q(n)，b(n)，n＝0，1，2……k-1和 $b\left(n\right)=\sqrt{{(I\left(n\right)-a_x)}^2+{(Q\left(n\right)-a_y)}^2}$ 的关系，采用最小均方根误差进行曲线拟合，得到在此依据下最优的(a_x，a_y)；

6)将序列[P(n)+a_x，R(n)+a_y]加到基带双路任意波形发生器上，得到基带信号的预畸变；

7)将个预畸变的基带信号加到带有原点偏移特性的矢量调制器上。

其中，所述的A为2的DAC数据线宽次幂的1/2～1/4。

本发明通过对基带信号进行调制预畸变的方法，即对基带信号进行预先补偿，然后再输入到调制器上的方法，有效改善矢量调制质量，抵制原点偏移带来的调制失真。

具体实施方式

由于调制器自身的原因等因素，虽然调制的基带信号无直流成分，而调制的结果中却含有本振信号分量，这就是矢量信号原点发生了偏移。修正原点偏移的办法是：把容易实现控制的基带IQ信号预畸变，抵消调制的原点偏移。从频谱上看，原点偏移会使调制结果的频率成分中含有较大的载波信号，通过测量已调信号载波频率成分的幅度来确定原点偏移修正的好坏程度。

曲线拟合法实现调制信号预畸变的原理是，首先假设调制器的原点偏移为

，基带调制信号为

，已调信号为，则有由于原点偏移为

是一个工程技术原因引入的误差量，一般地符合：

即矢量

旋转一周时，矢量

也大约旋转一周。在圆周上取一些列矢量点，记为

对应测量

，再运用曲线拟合的方法就可以得到

。在未来的基带调制信号中就可以减去

达到原点偏移修正的目的。

曲线拟合法实现调制信号预畸变的方案是：第一基带调制信号由双路任意波形产生器产生I、Q基带信号，方法是根据DAC数据线宽度适当设定输入数字序列，第二直接由DA变换产生基带调制信号的模拟信号波形；载波由外部提供，要求载波频谱特性优良，特别是相位噪声要求较高；第三基带调制信号和载波信号加入到矢量调制器上，完成矢量调制过程；第四根据基带设定值，测量相应调制信号电平；第五运用最小均方根误差法曲线拟合得到原点偏移量；第六将预畸变的基带信号加到带有原点偏移特性的矢量调制器上从而实现调制预畸变，提高调制质量，由于基带调制信号由双路任意波形产生器产生，可以实现波形的任意控制，从而达到预畸变等多种功能。

根据技术方案，基带信号曲线拟合预畸变的具体实施方法是：1、在基带双路任意波形上输入数据I(n)＝Acos(2πn/k)，Q(n)＝Asin(2πn/k)，其中A为常量，是信号幅度值对应的数字量，可以依据任意波形发生器的DAC数据线宽来适当设定，一般A为2的DAC数据线宽次幂的1/2～1/4，k为正整数，是总的取样点数，一般取10以上的值即可；n取正整数，为取样点序号，取值为n＝0，1，2……k-1；2、基带调制信号和载波信号加入到矢量调制器上；3、每设定一对I(n)和Q(n)后就测量一次已调波的信号电平，相应记为b(n)；4、设原点偏移对应的矢量折算到用基带的数字量表示的复平面上为(a_x，a_y)，则有

5、根据所得的k组：I(n)，Q(n)，b(n)，n＝0，1，2……k-1和

的关系，采用最小均方根误差进行曲线拟合，即可得到在此依据下最优的(a_x，a_y)；6、正常调制时，如需要产生的理想基带信号序列为[P(n)，R(n)]，则只需将序列[P(n)+a_x，R(n)+a_y]加到基带双路任意波形发生器上，实现基带信号预畸变；7、这个预畸变的基带信号加到带有原点偏移特性的矢量调制器上，最后输出的效果将等效于理想基带信号加到理想矢量调制器上的效果，从而实现了原点偏移的修正。

本发明所用的任意波形发生器由存储器、时钟控制及存储控制等部分组成。存储器由高速存储部分和大容量部分两部分组成。其中高速存储部分用于存储频率较高波形变化少的信号，这种信号符号较短，周期性重复频率高，为达到时钟高速目的，该部分直接置于可编程逻辑的之内，因此也就限制了其容量；大容量部分用于存储频率较低波形变化多的信号，这种信号符号较长，周期性重复频率低，如伪随机调制PN23的数十个状态的低速重复时的情况，单个的任意波形脉冲调制的情况。为达到大容量目的，该部分只能置于可编程逻辑的之外，需要通过外部线路进行连接。

时钟控制部分提供一个控制端口，设定控制端口的控制字，可以得到多种时钟信号，满足不同情况下的需求。在存储容量许可的情况下，尽可能采用较多的采样点数，同时采用较高的时钟频率，这样输出的波形将更加精确。多种时钟信号为调节采样点数和采样频率提供了较大的灵活性，为任意波形输出提供方便。

存储控制有端口控制和采样点数控制两部分，端口控制用于控制存储器的数据端和地址端。波形写入时，将存储器的数据端和地址端设定为与CPU相连，CPU依次改变存储器的地址将波形有数据端写入存储器；产生波形时将存储器的数据端与DAC相连，地址端与由时钟驱动的地址计数器相连，时钟驱动地址计数器，输出信号波形的各数据点。采样点数控制端与地址计数器相接，当计数器达到所设定的采样点数时，自动将地址计数器清零，然后再次重复。

采用本发明曲线拟合实现调制预畸变的方法是标准矢量调制信号源的设计关键，由此完成的标准矢量调制信号源设计，弥补了目前我国自主研发矢量调制信号源的空白，标准矢量调制信号源应用于矢量调制信号校准装置中，为实现各种具有矢量调制信号分析功能的矢量信号分析仪、无线电综合测试仪、数字移动通信综合测试仪等各种仪器仪表的校准提供基础。

Claims (1)

1.一种曲线拟合实现调制预畸变的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在基带双路任意波形发生器上输入数据I(n)＝Acos(2πn/k)，Q(n)＝Asin(2πn/k)以产生基带信号，其中A为常量，是信号幅度值对应的数字量，依据任意波形发生器的DAC数据线宽来适当设定，A为2的DAC数据线宽次幂的1/2～1/4，k为正整数，是总的取样点数，取10以上的值即可；n取正整数，为取样点序号，取值为n＝0，1，2……k-1；

2)将基带调制信号和载波信号加入到矢量调制器上；

3)每设定一对I(n)和Q(n)后就测量一次已调波的信号电平，相应记为b(n)；

4)将原点偏移对应的矢量折算到用基带的数字量表示的复平面上为(a_x，a_y)，则有 $b\left(n\right)=\sqrt{{(I\left(n\right)-a_x)}^2+{(Q\left(n\right)-a_y)}^2};$

5)根据所得的k组：I(n)，Q(n)，b(n)，n＝0，1，2……k-1和

的关系，采用最小均方根误差进行曲线拟合，得到在此依据下最优的(a_x，a_y)；

6)正常调制时，如需要产生的理想基带信号序列为[P(n)，R(n)]，则只需将序列[P(n)+a_x，R(n)+a_y]加到基带双路任意波形发生器上，实现基带信号预畸变；

7)将预畸变的基带信号加到带有原点偏移特性的矢量调制器上。