CN104135326A - 适用于edge系统8psk信号的射频测试装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置与方法，采用ISI滤波器设计、位同步算法、误差参数估计算法、功率检测技术、8PSK解调与调制技术等，实现EDGE系统中8PSK调制信号的射频测试，其中ISI滤波器设计能够获得线性GMSK滤波器的匹配滤波器、误差参数估计算法能够计算3GPP标准和行业标准规定测量参数指标、位同步算法能够获得最佳采用时刻，最大限度降低A/D采用时钟对测试指标的影响。

Description

适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置与方法

技术领域

本发明涉及通讯信号测试领域，具体是一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置与方法。

背景技术

EDGE（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）技术作为GSM移动通信系统向第三代移动通信发展的演进产物，在GSM技术的基础上采用了更高效8PSK调制，配合GPRS技术，能够获得更高数据传输速率。EDGE技术作为演进技术也在不断的改进和优化。EDGE移动通信系统在GSM系统基础上稍加改进就可实现，具有高的性价比和广阔的应用前景。无论是EDGE系统应用，还是EDGE技术研发与优化，具有EDGE制式射频测试功能的仪器都是必不可少，测试技术又是首当其冲。EDGE射频测试技术包括8PSK信号的调制与解调技术、联合检测技术、误差参数估计算法，同时还包括克服现有测试仪器平台存在A/D时钟影响的技术。国内现有通信测试仪器的采样时钟不可调，不能自适应调节到的最佳采样点，造成采样数据存在码间串扰，从而影响测试指标。为了降低这种A/D时钟影响，多采用提高采样时钟频率，使采样时刻尽可能的靠近最佳采样点。但是这就存在大量数据存储与分析过程，增加数据处理时间和复杂度。对于测试仪器对实时性要求高以及成本控制严格，能够容忍的最高采样率以及高采样率带来的附加成本都是有限的。

发明内容    本发明的目的是提供一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置与方法，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：包括中频处理模块、提供时钟信号至中频处理模块的时钟模块、接入中频处理模块的数据输入接口和输出接口、供电至各个模块的电源模块，所述中频处理模块由FPGA、DSP和算法模块组成，所述算法模块由功率检测模块、A/D时钟影响消除模块（1）、最佳采样点重采样模块（3）、EDGE信号解调模块（2）、EDGE信号调制模块（4）、误差参数估计模块构成（5），所述功率检测模块在FPGA上利用VHDL语言实现，通过数据输入接口引入无线帧数据，经功率检算法实现突发数据输出，功率检测模块一路输出接入A/D时钟影响消除模块输入，功率检测模块另一路输出接入EDGE信号解调模块输入，所述A/D时钟影响消除模块在DSP上利用C语言实现，利用最佳采样时刻算法实现最佳采样时刻与当前时刻的差值输出，A/D时钟影响消除模块输出接入最佳采样点重采样模块输入，所述最佳采样点重采样模块在DSP上利用C语言实现，经重采样算法实现最佳测量数据输出，最佳采样点重采样模块输出接入误差参数估计模块输入，所述EDGE信号解调模块在DSP上利用C语言实现，经EDGE-8PSK解调算法实现符号输出，EDGE信号解调模块输出接入EDGE信号调制模块输入，所述EDGE信号调制模块在DSP上利用C语言实现，经EDGE-8PSK调制算法实现参考数据输出，EDGE信号调制模块输出接入误差参数估计模块输出，所述误差参数估计模块在DSP上利用C语言实现，经3GPP协议测试算法实现测试参数输出，误差参数估计模块输出通过数据输出接口输出数据。

所述功率检测模对输入无线帧数据进行有效值检波、峰值搜索、脉冲沿捕获后，完成突发时隙同步，输出突发数据。

所述EDGE信号解调模块采用的EDGE-8PSK解调算法由ISI滤波模块、相频偏估计模块、8PSK解调模块、同步模块构成，所述ISI滤波模块通过功率检测模块引入突发数据，利用时频转换算法设计ISI滤波器，经ISI滤波器消除信号的ISI，ISI滤波器输出接入相频偏估计模块输入，所述相频偏估计模块通过相偏和频偏估计算法实现无相偏和频偏的数据输出，相频偏估计模块输出接入8PSK解调模块输入，所述8PSK解调模块经符号同步，解相位旋转、硬件判决、解映射等处理输出符号数据，所述同步模块用相关算法完成训练同步，作用一是判断接收的突发数据是否是EDGE-8PSK数据，作用二判断突发数据的加密比特的位置。

所述A/D时钟影响消除模块对输入突发数据进行误差线性近似、异常误差处理、曲线拟合后，完成最佳采样时刻与当前时刻的差值估计，输出最佳采样时刻参数。

所述EDGE信号调制模块进行映射、相位旋转、成型滤波后，完成EDGE-8PSK调制，输出参考信号。

所述最佳采样点重采样模块对突发数据进行D/A转换、采样定时、重采样，完成最佳采样数据输出，输出测量信号。

所述误差参数估计模块完成频率误差、相位误差、幅度误差、EVM、OOS、95 pctl、RHO等参数计算，输出协议标准规定的参数估计，误差参数估计模块输出通过数据输出接口输出数据。

本发明还提高一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试方法，自带的测试装置作为嵌入式装置，需要嵌入含有EDGE频带的信号分析仪中，其特征在于该方法至少包括以下步骤：

A、进入该测试装置的中频信号为连续的EDGE-8PSK无线帧数据，利用功率检测，获得需要分析的突发数据。

B、突发数据一路进行A/D时钟影响消除、最佳采样点重采样，获得用于分析的测量数据。

C、突发数据另一路进行EDGE-8PSK解调、EDGE-8PSK调制，获得用于参考的参考数据。

D、利用测量数据与参考数据，进行幅度、相位、频偏补偿后，计算EVM、OOS、95 pctl、RHO等参数。

所述步骤A中的突发数据为TCH的正常突发数据，长度为156.25符号，包括148有用符号和8.25保护符号。功率检测是利用保护符号功率与有用符号功率的不同实现。

所述步骤B中的测量数据为每码元4个采样点的数据，且其中每码元的第一个数据为最佳采样数据，且最后的码元只有一个数据，对于148个码元，每码元4个采样点的采样数据长度为147*4+1=589。

所述步骤C中的参考数据为每码元4个采样点的数据，且其中每码元的第一个数据为最佳采样数据，且最后的码元只有一个数据，对于148个码元，每码元4个采样点的采样数据长度为147*4+1=589。

所述步骤D的测量数据和参考数据都需要经过协议规定的测量滤波器滤波后，进行后续处理。

所述步骤D的后续处理是指幅度、相位、频率估计，并校正后进行计算测试参数，输出数据包括校正后的测量数据、参考数据、误差参数、测试参数。

本发明的有益效果是，满足移动通信测试仪器EDGE通信制式的测试需求；采用中频数字处理和模块化设计，易于集成和升级，能够满足EDGE技术演进需求，能够在最小投入下实现对现有仪器平台扩展EDGE制式测试功能，可广泛应用于通用通信仪器以及具有EDGE制式的综合测试仪中。

附图说明

图1为适用于EDGE系统的射频测试原理框图。

图2为EDGE系统中8PSK无线帧数据时域功率。

图3为EDGE系统中8PSK解调的原理框图。

图4为适用于EDGE系统的射频测试流程图。

具体实施方式

一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置如图1所示，包括中频处理模块、提供时钟信号至中频处理模块的时钟模块、接入中频处理模块的数据输入接口和输出接口、供电至各个模块的电源模块，所述中频处理模块由FPGA、DSP和算法模块组成，所述算法模块由功率检测模块、A/D时钟影响消除模块（1）、最佳采样点重采样模块（3）、EDGE信号解调模块（2）、EDGE信号调制模块（4）、误差参数估计模块构成（5），所述功率检测模块在FPGA上利用VHDL语言实现，通过数据输入接口引入无线帧数据，经功率检算法实现突发数据输出，功率检测模块一路输出接入A/D时钟影响消除模块输入，功率检测模块另一路输出接入EDGE信号解调模块输入，所述A/D时钟影响消除模块在DSP上利用C语言实现，利用最佳采样时刻算法实现最佳采样时刻与当前时刻的差值输出，A/D时钟影响消除模块输出接入最佳采样点重采样模块输入，所述最佳采样点重采样模块在DSP上利用C语言实现，经重采样算法实现最佳测量数据输出，最佳采样点重采样模块输出接入误差参数估计模块输入，所述EDGE信号解调模块在DSP上利用C语言实现，经EDGE-8PSK解调算法实现符号输出，EDGE信号解调模块输出接入EDGE信号调制模块输入，所述EDGE信号调制模块在DSP上利用C语言实现，经EDGE-8PSK调制算法实现参考数据输出，EDGE信号调制模块输出接入误差参数估计模块输出，所述误差参数估计模块在DSP上利用C语言实现，经3GPP协议测试算法实现测试参数输出，误差参数估计模块输出通过数据输出接口输出数据。

图2给出了进入功率检测模的无线帧数据的时域功率，一个无线帧数据包括8个突发数据，每个突发数包括148有用符号和8.25保护符号。利用保护符号功率小的特点，确定突发的起始位置，具体处理步骤：对输入无线帧数据进行有效值检波、峰值搜索、脉冲沿捕获后，完成突发时隙同步，输出突发数据。

图3给出了EDGE信号解调模块，采用的EDGE-8PSK解调算法，由ISI滤波模块、相频偏估计模块、8PSK解调模块、同步模块构成，输入的突发数据经ISI滤波器消除信号的ISI，再通过相偏和频偏估计算法实现无相偏和频偏的数据输出，经符号同步，解相位旋转、硬件判决、解映射等处理输出符号数据，最后经同步模块完成训练序列同步。难点在于ISI滤波器设计、频率估计算法等。ISI滤波器采用“时频域逆向对应”法的设计方法，用于消除EDGE系统中线性GMSK成型滤波器带来的ISI。频偏估计利用数据“回归理论”实现，而不是采用DD-PLL实现。这是由于一个时隙有用符号只有147个，利用DD-PLL对频偏估计不能获得很好精度。“数据回归理论”利用采样的数据，不存在处理数据点数不够而影响测试指标的现象。A/D时钟影响模块也是核心部件之一，利用“时域分析法”和“数据拟合法”，对测量数据与参考数据的差值进行分析，估计测量数据与参考数据的时间间隔，获得最佳采样时刻。

A/D时钟影响消除模块进行误差线性近似、异常误差处理、曲线拟合后，完成最佳采样时刻与当前时刻的差值输出。

EDGE信号调制模块进行映射、相位旋转、成型滤波后，完成EDGE-8PSK调制，输出参考信号。

最佳采样点重采样模块进行D/A转换、采样定时、重采样后、完成最佳采样时刻采样，输出测量信号。

误差参数估计模块进行频率误差、相位误差、幅度误差、EVM、OOS、95 pctl、RHO等参数计算。

本发明包括一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试方法，测试流程如图4所示，通过调用不同模块完成对应功能，包括获得同步功能、获得测量信号功能，获得参考数据功能以及获得误差参数功能。获得同步功能分为功率同步和训练序列同步，功率同步仅仅说明有无信号输出，训练序列同步判决信号是否是EDGE信号。只有同步信号有效时，才进入后续的处理过程。获得测量信号功能分为两个步骤，先利用解调模块获得无频偏与相偏的测量信号，再利用重采样模块获得无ISI的测量信号。测量信号是被测对象，保证测量信号的“真实性”，才能获得更好的测试指标。获得参考数据功能是根据解调参数重现信号源原基带信号。对于射频测试，数据源都是认为理想的，信号质量是受RF传输影响。保证参考数据与信号源原基带信号的一致性，对测量性能也是至关重要。获得误差参数功能是指根据3GPP标准和行业标准提出测量参数进行估计，估计算法准确性直接影响测试结果，其特征在于该方法至少包括以下步骤：

A、进入该测试装置的中频信号为连续的EDGE-8PSK无线帧数据，利用功率检测，获得需要分析的突发数据。该突发数据为TCH的正常突发数据，长度为156.25符号，包括148有用符号和8.25保护符号。功率检测是利用保护符号功率与有用符号功率的不同实现。

B、突发数据一路进行A/D时钟影响消除、最佳采样点重采样，获得用于分析的测量数据。该测量数据为每码元4个采样点的数据，且其中每码元的第一个数据为最佳采样数据，且最后的码元只有一个数据，对于148个码元，每码元4个采样点的采样数据长度为147*4+1=589。

C、突发数据另一路进行EDGE-8PSK解调、EDGE-8PSK调制，获得用于参考的参考数据。该参考数据为每码元4个采样点的数据，且其中每码元的第一个数据为最佳采样数据，且最后的码元只有一个数据，对于148个码元，每码元4个采样点的采样数据长度为147*4+1=589。

D、利用测量数据与参考数据，进行幅度、相位、频偏补偿后，计算EVM、OOS、95 pctl、RHO等参数。

在本发明中，凡是射频频带支持GSM频带的测试仪器，都可直接把下变频后的数据送入本装置，完成EDGE制式的射频测试功能。现有通信测试仪器扩展EDGE制式的射频测试功能功能时，可以把本装置直接嵌入到系统中，这需要增加分路开关以及与主控的通信，即需要稍加更改中频板结构。

本发明介绍一种适用于EDGE系统中8PSK信号高精度、易升级的射频测试方法与装置。本发明充分运用软件无线电理论、数字信号处理技术和信号实时分析功能。本装置需要解决A/D时钟影响、功率同步、ISI滤波器设计、EDGE解调，联合检测等关键技术，实现在最小的成本下获得满足国际标准与行业标准要求的测试性能。EDGE系统最大的特点在于“演进”，模块化设计与数字化处理可以根据“演进”的进程，增加或优化测试算法。 本发明提供适用于EDGE系统的射频测试装置，采用“自顶向下”设计，设计原理简单、易于扩展、成本低廉。本装置的主要特征是：模块化，数值化，功能易于集成与升级；采用前馈式设计方法，对于“时分复用”信号，稳定性强；便于现有仪器平台的EDGE制式射频测试功能扩展。

本测试装置主要有时隙同步、信号分析、参数输出等几个主要部分组成，硬件包括电源模块，数据输入与输出接口、时钟模块、中频处理模块等组成，核心模块为中频数据处理模块。采用前馈式设计方法，形成前馈环路，增强对“时分复用”信号处理的稳定性。中频数据进入功率检测模块，完成时隙同步；之后分两路分别进入解调模块、消除A/D时钟影响模块、调制模块以及重采样模块等，完成最大限度降低测试平台对数据的影响，提供更“真实”的数据；最后两路信号汇集于参数估计模块完成误差参数计算，降低估计误差，获得“真实”的测试指标。本装置提供中频数据接口，根据需要可增加下变频模块，直接处理A/D采样数据。

Claims (10)

1.一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：包括中频处理模块、提供时钟信号至中频处理模块的时钟模块、接入中频处理模块的数据输入接口和输出接口、供电至各个模块的电源模块，所述中频处理模块由FPGA、DSP和算法模块组成，所述算法模块由功率检测模块、A/D时钟影响消除模块（1）、最佳采样点重采样模块（3）、EDGE信号解调模块（2）、EDGE信号调制模块（4）、误差参数估计模块构成（5），所述功率检测模块在FPGA上利用VHDL语言实现，通过数据输入接口引入无线帧数据，经功率检算法实现突发数据输出，功率检测模块一路输出接入A/D时钟影响消除模块输入，功率检测模块另一路输出接入EDGE信号解调模块输入，所述A/D时钟影响消除模块在DSP上利用C语言实现，利用最佳采样时刻算法实现最佳采样时刻与当前时刻的差值输出，A/D时钟影响消除模块输出接入最佳采样点重采样模块输入，所述最佳采样点重采样模块在DSP上利用C语言实现，经重采样算法实现最佳测量数据输出，最佳采样点重采样模块输出接入误差参数估计模块输入，所述EDGE信号解调模块在DSP上利用C语言实现，经EDGE-8PSK解调算法实现符号输出，EDGE信号解调模块输出接入EDGE信号调制模块输入，所述EDGE信号调制模块在DSP上利用C语言实现，经EDGE-8PSK调制算法实现参考数据输出，EDGE信号调制模块输出接入误差参数估计模块输出，所述误差参数估计模块在DSP上利用C语言实现，经3GPP协议测试算法实现测试参数输出，误差参数估计模块输出通过数据输出接口输出数据。

2.根据权利要求1所述的一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：所述功率检测模对输入的无线帧数据进行有效值检波、峰值搜索、脉冲沿捕获后，完成突发时隙同步，功率检测模块输出突发数据分别送入EDGE解调模块、A/D时钟影响消除模块。

3.根据权利要求1所述的一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：所述EDGE信号解调模块采用的EDGE-8PSK解调算法由ISI滤波模块、相频偏估计模块、8PSK解调模块、同步模块构成，所述ISI滤波模块通过功率检测模块引入突发数据，利用时频转换算法设计ISI滤波器，经ISI滤波器消除信号的ISI，ISI滤波器输出接入相频偏估计模块输入，所述相频偏估计模块通过相偏和频偏估计算法实现无相偏和频偏的数据输出，相频偏估计模块输出接入8PSK解调模块输入，所述8PSK解调模块经符号同步，解相位旋转、硬件判决、解映射、训练序列同步等处理输出符号数据，8PSK解调模块输出接入同步模块输入，所述同步模块利用相关算法实现训练序列同步，输出同步后的符号数据， EDGE信号解调模块输出接入EDGE信号调制模块输入。

4.根据权利要求3所述的EDGE信号解调模块，其特征在于：所述同步模块具有二个作用，作用一是判断接收的突发数据是否是EDGE-8PSK数据，作用二判断突发数据的加密比特的位置。

5.根据权利要求1所述的一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：所述A/D时钟影响消除模块对输入突发数据进行误差线性近似、异常误差处理、曲线拟合后，完成最佳采样时刻与当前时刻的差值估计，输出最佳采样时刻参数，A/D时钟影响消除模块输出接入最佳采样点重采样模块输入。

6.根据权利要求1所述的一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：所述EDGE信号调制模块对输入码元数据进行映射、相位旋转、成型滤波后，完成EDGE-8PSK信号调制，输出参考信号，EDGE信号调制模块输出接入误差参数估计模块输入。

7.根据权利要求1所述的一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：所述最佳采样点重采样模块对突发数据进行D/A转换、采样定时、重采样，完成最佳采样数据输出，输出测量信号，最佳采样点重采样模块输出接入误差参数估计模块输入。

8.根据权利要求1所述的一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试装置，其特征在于：所述误差参数估计模块完成频率误差、相位误差、幅度误差、EVM、OOS、95 pctl、RHO等参数计算，输出协议标准规定的参数估计，误差参数估计模块输出通过数据输出接口输出数据。

9.一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试方法，自带的测试装置作为嵌入式装置，需要嵌入含有EDGE频带的信号分析仪中，其特征在于该方法至少包括以下步骤：

A、进入该测试装置的中频信号为连续的EDGE-8PSK无线帧数据，利用功率检测，获得需要分析的突发数据；

B、突发数据一路进行A/D时钟影响消除、最佳采样点重采样，获得用于分析的测量数据；

C、突发数据另一路进行EDGE-8PSK解调、EDGE-8PSK调制，获得用于参考的参考数据；

D、利用测量数据与参考数据，进行幅度、相位、频偏补偿后，计算EVM、OOS、95 pctl、RHO等参数。

10.根据权利要求9所述的一种适用于EDGE系统8PSK信号的射频测试方法，其特征在于：所述步骤A中的突发数据为TCH的正常突发数据，长度为156.25符号，包括148有用符号和8.25保护符号；功率检测是利用保护符号功率与有用符号功率的不同实现；

所述步骤B中的测量数据为每码元4个采样点的数据，且其中每码元的第一个数据为最佳采样数据，且最后的码元只有一个数据，对于148个码元，每码元4个采样点的采样数据长度为147*4+1=589；

所述步骤C中的参考数据为每码元4个采样点的数据，且其中每码元的第一个数据为最佳采样数据，且最后的码元只有一个数据，对于148个码元，每码元4个采样点的采样数据长度为147*4+1=589；

所述步骤D的测量数据和参考数据需要经过3GPP协议规定的测量滤波器滤波后，进行后续处理；

所述步骤D的后续处理是指幅度、相位、频率估计，并校正后进行计算测试参数，输出数据包括校正后的测量数据、参考数据、误差参数、测试参数。