CN112260702A - 一种适用于evm测量的定时误差矫正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信技术领域，涉及一种适用于EVM测量的定时误差矫正方法。该方法首先选择多倍上采样数据中的最优一路判决数据。随后通过对已知数据进行内插和分段处理，以最小均方误差为准则求得计算EVM所需的最优参考数据。该方法对参考数据进行插值，从而保留了原始的测试数据及其特征。充分利用了已知数据补偿定时偏差引起的采样位置不准的问题，精确度优良的同时是一种适合软件实现的无环路反馈结构。

Description

一种适用于EVM测量的定时误差矫正方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种适用于EVM测量的定时误差矫正方法。
背景技术
误差矢量幅度(Error Vector Magnitude，EVM)是在一个给定时刻的理想信号与实际发射信号的向量差，可以直观反映通信质量与发射机性能的好坏，是一种表征系统调制质量的参数，其定义是信号星座图上测量信号与理想信号之间的矢量误差功率和实际信号功率之间的比值。该参数对一套通信系统的射频器件的选择，基带链路性能的评判和问题诊断具有相当重要的意义。
采样定时误差是指收发端采样时钟由于不同源等原因存在一定的时钟频率偏差，或者由于传输延迟等其他原因，导致模数转换器对波形的采样没有采到最佳位置，从而引起信噪比降低甚至产生误码。利用非最佳采样点进行EVM测量，会严重影响EVM测量精度。而EVM计算工具一般也是基于软件无线电思想，在软件上对采样数据进行处理，避免调整硬件结构，以保证工具的灵活性和通用性。传统的定时偏差矫正则是通过盲估计算法，采用闭环反馈的方式逐步调整插值位置输出最佳采样点，这样的结构属于非数据辅助方案，缺点环路收敛消耗大量的采样数据，针对不同的调制方式采用的算法会导致计算结果有所差异，不利于软件实现，并且精度在数据点数固定的情况下难以得到保证，采用这样的结构计算得到EVM值反映的就不仅仅是涵盖硬件电路的实际性能，还包含了本身的算法特性造成的误差，不利于对系统硬件与射频器件的准确评估。另一个缺点是传统的内插处理方法矫正定时偏移量，是对采样点进行内插，一定程度上破坏了采样数据原有的特性。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种适用于EVM测量的定时误差矫正方法，利用已知的数据信息，对已知的数据信息进行内插，改动计算EVM所使用的参考数据。对采样数据仅以过采样倍数抽取选择一路最佳采样数据，从而保留了采样数据原有的特性。通过对插值后的参考波形择取最优的一路参考波形来提高EVM的计算精度。
本发明的技术方案为：
一种适用于EVM测量的定时误差矫正方法，其特征在于：
利用通信链路中的发送通道，将收发双方约定的发送数据发送出去，然后在接收端经过下变频等处理以后，使用ADC对波形进行采样，采样可以是基带信号也可是中频信号。立足于已知的数据和采样数据已经对齐的情况下，且矫正了载波同步的基础上。利用约定本地已知数据，择取最优的一路采样点作为测试采样数据，随后对本地已知数据做内插处理，采用分段的方法，每段择取与最优采样数据吻合度最高一路已知数据作为最优参考数据，随后将各段拼在一起生成参考信号，与最优采样数据一同带入EVM计算公式，从而实现更准确的EVM测量。
进一步的：适用于硬件发送的已知数据波形的产生步骤为：1、产生均匀分布的随机数；2、对数据进行星座映射，映射方式可变；3、择取要求的成型滤波器类型与参数，对映射数据进行滤波；4、对滤波后的波形以幅度最大点进行归一化；5、依据实际硬件系统择取不同的精度进行二进制量化，完成已知波形的产生。
进一步的：最优的一路采样点的含义是：接收数据是N倍过采样的数据，将其等间隔抽取分为N路，分别与本地已知星座映射的符号计算均方误差，均方误差最小的一路数据则是这N路数据中最优的一路采样点。
进一步的：对本地已知数据做内插，是对星座映射之后经过等效收发滤波器的数据的N倍过采样理想波形数据做K倍内插，改变的是EVM计算所需要使用的参考信号的值而非采样数据点。
进一步的：分段处理与等间隔抽样不同，分段是以M长度数据按顺序将数据分段；等间隔抽样则是，每隔N个数据取一个，改变起点位置得到N路数据。
进一步的：最优的一路参考数据的含义是：插值后每段数据按插值倍数K和采样倍数N的乘积分路抽取与对应的最优采样点数据计算均方误差，每段均择取均方误差最小的一路最优已知数据，将各段数据最优已知数据拼成一段与最优采样点等长的数据，称为最优参考数据。
本发明的有益效果：本发明结合了软件无线电思想，将已知数据存入软件端作为已知数据信息，随后将数据送入硬件发送通道进行传输，收端采样与已知数据等长的数据序列在软件端处理，可以有效利用数据的已知信息来减小实际硬件中采样定时偏差对EVM测量的性能影响，比盲估计和补偿精确度更高；不需要闭环反馈结构所需要的收敛时间，也不存在由于时间误差检测算法选择的不同引起的收敛时的抖动问题；对参考波形进行内插和最优的选取，保留了采样数据原本的信息。
附图说明
图1是EVM测量场景下，已知数据和采样数据的处理流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述，以便本领域的技术人员能够更好地理解本发明。
在以下描述中，为了方便理解，采用了一些数学符号N表示上采样倍数，L表示产生已知随机数据的符号长度，M表示分段时每段数据对应的采样点数，为了方便分组。K表示对已知数据做内插时的内插倍数。图1是已知数据和采样数据的处理流程图。
发送的已知数据xupsample[n]为长为NL的成型滤波之后的数据，采样得到的基带数据为含有定时误差的yupsample[n]，长度同为NL。在xupsample[n],yupsample[n]对齐并且无载波频偏的前提下，处理信号的采样定时偏差问题。
将接收数据yupsample[n]以长度M分段，得到
Figure BDA0002727901640000031
段数据，M取L的约数以保证能分为整数段，分别记为：
Figure BDA0002727901640000032
对接收数据的
Figure BDA0002727901640000033
段数据内的定时误差ε为定值，将累计的变化的定时偏移量转换为固定量的定时偏移处理，即可使用等间隔抽样法。
对接收的分段采样数据y1[n],y2[n],y3[n],...,
Figure BDA0002727901640000034
分别按过采样倍数N等间隔抽取，每一段得到N路一倍符号速率的数据，将这N路数据与星座映射前的已知随机符号做均方误差计算，以均方误差最小为准则选取各段采样数据的最优点，记为
Figure BDA0002727901640000041
其中每段数据长度为
Figure BDA0002727901640000042
利用星座映射前的已知随机符号和采样数据分路计算均方误差，已知随机符号是长度为L的均匀分布的数据，采样数据是长为NL的过采样数据。分段后，已知随机符号变为M段长为
Figure BDA0002727901640000043
的短序列，而采样数据分为M段长为
Figure BDA0002727901640000044
的过采样数据,对各段进行等间隔抽样得到总共MN段数据。每一段已知符号数据，对应N组采样数据，每段最佳采样数据为从这N组数据中计算得到均方误差最小的采样数据，最后输出共M组长为
Figure BDA0002727901640000045
的最优采样点，将其拼接为一组完整的最优采样符号。
对已知的上采样数据xupsample[n]＝{x1[n],x2[n],x3[n],...,
Figure BDA0002727901640000046
进行K倍内插(内插方法可以为线性插值、立方插值等)之后再以MK为长度依次分段，得到
Figure BDA0002727901640000047
段已知数据段:
Figure BDA0002727901640000048
其中
Figure BDA0002727901640000049
长为MK，
Figure BDA00027279016400000410
且为整数。
对内插得到的长为MK已知数据段
Figure BDA00027279016400000411
、…、
Figure BDA00027279016400000412
分别按照抽样间隔为NK等间隔抽样得到长度为
Figure BDA00027279016400000413
的
Figure BDA00027279016400000414
段数据，记为
Figure BDA00027279016400000415
其中每一段数据生成NK组数据。如
Figure BDA00027279016400000416
是由
Figure BDA00027279016400000417
等间隔抽样得到的NK组数据。
每一段已知数据等间隔抽样生成的NK组数据与获得的最佳采样数据对应计算，均方误差值，择取均方误差最小的一组已知数据作为该段的参考数据序列，如
Figure BDA00027279016400000418
与对应采样序列
Figure BDA00027279016400000419
计算得到NK组均方误差值，择取均方误差最小时对应的
Figure BDA00027279016400000420
作为
Figure BDA00027279016400000421
的参考数据。
计算出所有分段对应的参考序列之后，将所有分段参考序列拼接成一段完整的参考序列，与采样数据一起带入EVM计算公式完成计算。
实施例1
单载波基带通信系统收发端中频直连实施系统初步测试可以采用如上方法进行EVM测试。实现过程如下：利用软件生成均匀分布的随机符号，对数据进行星座映射，上采样，成型滤波和归一化处理之后，量化为适合发端发送的比特位宽，按符号时钟速率发送。硬件发端平台对其进行上变频数到中频后模数转换，硬件收端对中频信号采样，数字下变频后到基带，采集与发送已知数据等长的采样点，按照上述方法的流程进行处理，即可完成对基带链路性能的评估。
实施例2
与实施例1不同的是，将单载波基带通信系统收发端之间加上射频器件，射频器件就是新增的待评估对象。接上射频器件以后测得的EVM则是涵盖了基带影响和射频影响，先直连测，再上射频器件测试，综合考虑两方因素来衡量所选射频器件是否符合当前系统要求。

Claims (1)

1.一种适用于EVM测量的定时误差矫正方法，定义发送的已知数据xupsample[n]为长为NL的成型滤波之后的数据，N为过采样倍数，L为本地映射的已知符号数据的长度，采样得到的基带数据为含有定时误差的yupsample[n]，长度同为NL，xupsample[n]，yupsample[n]对齐并且无载波频偏；其特征在于，包括以下步骤：
S1、将接收数据yupsample[n]以长度M分段，得到
Figure FDA0002727901630000011
段数据，M取L的约数以保证能分为整数段：
Figure FDA0002727901630000012
设接收数据的
Figure FDA0002727901630000013
段数据内的定时误差ε为定值；
S2、对接收的分段采样数据
Figure FDA0002727901630000014
分别按过采样倍数N等间隔抽取，每一段得到N路一倍符号速率的数据，将这N路数据与星座映射前的已知随机符号做均方误差计算，以均方误差最小为准则选取各段采样数据的最优点，记为
Figure FDA0002727901630000015
其中每段数据长度为
Figure FDA0002727901630000016
S3、对已知的上采样数据
Figure FDA0002727901630000017
进行K倍内插之后再以MK为长度依次分段，得到
Figure FDA0002727901630000018
段已知数据段：
Figure FDA0002727901630000019
其中
Figure FDA00027279016300000110
长为MK，
Figure FDA00027279016300000111
且i为整数；
S4、对内插得到的长为MK已知数据段
Figure FDA00027279016300000112
分别按照抽样间隔为NK等间隔抽样得到长度为
Figure FDA00027279016300000113
的
Figure FDA00027279016300000114
段数据，记为
Figure FDA00027279016300000115
其中每一段数据生成NK组数据；
S5、每一段已知数据等间隔抽样生成的NK组数据与步骤S2获得的最佳采样数据对应计算均方误差值，择取均方误差最小的一组已知数据作为该段的参考数据序列；
S6、根据步骤S5的方法，计算出所有分段对应的参考序列，将所有分段参考序列拼接成一段完整的参考序列，与采样数据一起带入EVM进行计算，从而实现定时误差矫正。
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