CN1764093B - Td-scdma射频系统发射部分性能监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种TD-SCDMA射频系统发射部分性能监测方法，包括如下的步骤：获取射频系统的误差矢量幅度，计算波形品质因素ρ；获取射频系统中功放输入端信号的邻信道功率比α以及功放的传递函数G，计算功放输出端的邻信道功率比；其中，还包括计算各阶交调分量的值；获取射频系统中输入的I、Q信号，并根据射频系统中的锁相环计算经锁相环混频后的输出信号；其中，还包括计算IQ信号幅度不平衡和相位不平衡引起的信噪比SNR_gain和SNR_phase；根据误差矢量幅度和信噪比SNR_gain和SNR_phase计算IQ信号幅度不平衡ε和相位不平衡

。本发明的方法通过获取射频系统发射部分的参数，以TD-SCDMA协议为基准直接进行分析和判断，不使用经验值，提高了监测的准确性。

Description

TD-SCDMA射频系统发射部分性能监测方法

技术领域

本发明涉及TD-SCDMA射频系统，跟具体地说，TD-SCDMA射频系统中移动站发射链路的射频部分的性能监测方法，可用于对射频部分的各个指标进行监测，以便于对发射链路的拓扑结构和器件选择进行改进。

背景技术

指标分配是决定任何通信系统中射频部分性能的关键要素，因此无论在初期的开发过程中还是在之后的改进中，都显得非常的重要。传统的指标分配大多采用经验值估算，一来不能够准确地计算射频部分的各个参数指标，另外经验值也不能完整的反映相关的协议要求。特别是对于TD-SCDMA这样新开发的协议而言，由于其属于第三代移动通信中较新的协议，采用经验值来估算更是有比较大的缺陷。

因此，就需要一种能够按照不依靠经验值，难能按照一定的标准来监测TD-SCDMA射频系统发射部分性能的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种TD-SCDMA射频系统发射部分性能监测方法，通过获取射频系统发射部分的参数，以TD-SCDMA协议为基准直接进行分析和判断，不使用经验值，从而可提高监测的准确性。

根据本发明，所述的TD-SCDMA射频系统发射部分性能监测方法包括如下的步骤：

获取射频系统的误差矢量幅度，根据所述获取额误差矢量幅度计算所述波形品质因素ρ；

获取射频系统中功放输入端信号的邻信道功率比α以及所述功放的传递函数G，计算所述功放输出端的邻信道功率比；其中，还包括计算各阶交调分量的值；

获取射频系统中输入的I、Q信号，并根据射频系统中的锁相环计算经锁相环混频后的输出信号；其中，还包括计算IQ信号幅度不平衡和相位不平衡引起的信噪比SNR_gain和SNR_phase；

根据所述误差矢量幅度和所述信噪比SNR_gain和SNR_phase计算所述IQ信号幅度不平衡ε和相位不平衡Δ

。

根据本发明的一实施例，在上述的监测方法中采用如下的公式：

所述计算所述波形品质因素ρ的步骤中，采用如下的公式：

$\mathrm{\ρ}=\frac{1}{{\mathrm{EVM}}^2+1}$

其中EVM为误差矢量幅度。

计算所述功放输出端的邻信道功率比的步骤中，假设所述功放的传递函数G为：

G(z)＝a₁z+a₃z³+a₅z⁵+…+a_Nz^N

则在输入端信号的邻信道功率比为α的情况下，输出信号的邻信道功率比为：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\underset{n=3}{\overset{N}{\∑}}n!{\left|\frac{a_n}{a_1}\right|}^2{F}_n{P}_{\mathrm{in}}^{n-1}}$

其中，F_n表示各阶交调分量。

所述计算各阶交调分量的值的步骤中，计算三阶交调分量的值ΔIM3，其中，可采用如下的公式：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\frac{8}{3}\frac{1}{{(P_{\mathrm{in}}+\frac{\mathrm{\ΔIM}3}{2})}^2}{P}_{\mathrm{in}}^2}$

计算所述IQ信号幅度不平衡ε和相位不平衡Δ

的步骤中采用如下的公式：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{gain}}=\frac{4}{{\mathrm{\ϵ}}^2}$

$\mathrm{SNR}=\frac{1}{{\mathrm{EVM}}^2}$

其中，其中EVM为误差矢量幅度。

采用了上述的技术方案后，本发明的方法通过获取射频系统发射部分的参数，以TD-SCDMA协议为基准直接进行分析和判断，不使用经验值，提高了监测的准确性。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，所属领域的技术人员对本发明的上述和其他的特征和优势将有更加清楚的了解，附图中相同的标记表示相同的特征，其中：

图1是根据本发明的TD-SCDMA射频系统发射部分性能监测方法的一实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

图1所示是根据本发明的TD-SCDMA射频系统发射部分性能监测方法的一实施例，包括如下的步骤：

S11.获取射频系统的误差矢量幅度EVM，根据获取额误差矢量幅度计算所述波形品质因素ρ；

对于TD-SCDMA射频系统来说，误差矢量幅度和波形品质因素ρ之间存在着如下的关系：

$\mathrm{EVM}=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\ρ}}-1}$

因此，可以得到：

$\mathrm{\ρ}=\frac{1}{{\mathrm{EVM}}^2+1}$

由于在TD-SCDMA协议中，规定EVM≤17.5％，因此，根据上述条件可以得到TD-SCDMA协议中要求的波形品质因素为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{1}{{\mathrm{EVM}}^2+1}\≥0.97$

S12.获取射频系统中功放输入端信号的邻信道功率比α以及功放的传递函数G，计算所述功放输出端的邻信道功率比；其中，还包括计算各阶交调分量的值。

在该实施例中，考虑功放的非线性复传递函数为：

G(z)＝a₁z+a₃z³+a₅z⁵+…+a_Nz^N

其中a_N为复系数。同时考虑功放输入端信号的邻信道功率比(ACPR)为αdB，则功放输出端的信号的ACPR可表示为：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\underset{n=3}{\overset{N}{\∑}}n!{\left|\frac{a_n}{a_1}\right|}^2{F}_n{P}_{\mathrm{in}}^{n-1}}$

其中F_n表示各阶交调分量对功放输出端ACPR的影响。考虑最坏情况，即F_n＝1，同时只考虑三阶交调分量，则ACPR就表示为：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+3!{\left|\frac{a_3}{a_1}\right|}^2{P}_{\mathrm{in}}^2}$

根据TD-SCDMA协议的规定，有

$\frac{a_1}{a_3}=\frac{3}{2}\•\mathrm{IIP}3,$

所以就有：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\frac{8}{3}\frac{1}{{\left(\mathrm{IIP}3\right)}^2}{P}_{\mathrm{in}}^2}$

考虑TD-SCDMA协议规定的理想情况，功放输入端信号的邻信道干扰频谱远远小于功放自身产生的邻信道干扰，可忽略，即α无限大，则根据协议要求中第一邻信道ACPR为33dB的要求，可得到：

$\frac{\mathrm{IIP}3}{P_{\mathrm{in}}}\≥72.94$

而

$\mathrm{IIP}3=P_{\mathrm{in}}+\frac{\mathrm{\ΔIM}3}{2}\left(\mathrm{dB}\right)$

功放对三阶交调分量ΔIM3的抑制就必须为：

ΔIM3≥37.3dBc

如果将公式

$\mathrm{IIP}3=P_{\mathrm{in}}+\frac{\mathrm{\ΔIM}3}{2}\left(\mathrm{dB}\right)$

直接代入到公式

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\underset{n=3}{\overset{N}{\∑}}n!{\left|\frac{a_n}{a_1}\right|}^2{F}_n{P}_{\mathrm{in}}^{n-1}}$

中，亦可得到三阶交调分量ΔIM3与ACPR的关系为：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\frac{8}{3}\frac{1}{{(P_{\mathrm{in}}+\frac{\mathrm{\ΔIM}3}{2})}^2}{P}_{\mathrm{in}}^2}$

S13.获取射频系统中输入的I、Q信号，并根据射频系统中的锁相环计算经锁相环混频后的输出信号；其中，还包括计算IQ信号幅度不平衡和相位不平衡引起的信噪比SNR_gain和SNR_phase。

一般情况下，IQ信号分别为：

            I＝Acos(ω₀t)

            Q＝Asin(ω₀t)

而IQ信号分别与中频锁相环的本振频率混频后得到：

再通过相加处理后，最终得到的输出信号为

，但是由于输入的IQ信号的幅度和相位不是完全平衡，所以会产生一定干扰信号，从而降低信噪比。与收信机的IQ不平衡分析类似，由于幅度不平衡和相位不平衡所导致的信噪比为：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{gain}}=\frac{4}{{\mathrm{\ϵ}}^2}$

其中ε为IQ信号幅度不平衡而Δ

为IQ信号相位不平衡。

S14.根据误差矢量幅度和所述信噪比SNR_gain和SNR_phase计算IQ信号幅度不平衡ε和相位不平衡Δ，

如果参考TD-SCDMA协议中的规定，要求EVM≤17.5％，再根据EVM与信噪比的关系：

$\mathrm{SNR}=\frac{1}{{\mathrm{EVM}}^2}$

可以得到如下的结果：

$\mathrm{SNR}=\frac{1}{{\mathrm{EVM}}^2}\≥15\mathrm{dB}$

如果再同时考虑到5dB的裕量，就可得到TD-SCDMA协议中对IQ幅度不平衡和相位不平衡的要求为：

            ε≤20％

0.8dB

            Δ

≤11.5°

上述实施例中的方法中说明了本发明的TD-SCDMA射频系统发射部分的性能监测方法，该方法通过获取射频系统发射部分的参数，以TD-SCDMA协议为基准直接进行分析和判断，不使用经验值，可提高监测的准确性。同时，将上述的方法结合TD-SCDMA协议的规定，还可以得到以下参数指标的参考值：

波形品质因素ρ≥0.97

功放三阶交调分量抑制ΔIM3≥37.3dBc

IQ增益不平衡ε≤0.8dB

IQ相位不平衡Δ

≤11.5°

总上所述，本发明提供了一种新的TD-SCDMA射频系统发射部分的性能监测方法，完全通过获取真实的数据来监测射频系统发射部分的性能，并结合TD-SCDMA协议给出了一些参数指标的参考值，可用作初期设计以及后期调整系统时的标准参数。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (1)

1.一种TD-SCDMA射频系统发射部分性能监测方法，包括如下的步骤：

获取射频系统的误差矢量幅度，根据所述获取的误差矢量幅度计算波形品质因素ρ：

其中EVM为误差矢量幅度；

获取射频系统中功放输入端信号的邻信道功率比α以及所述功放的传递函数G，计算所述功放输出端的邻信道功率比；计算所述功放输出端的邻信道功率比的步骤中，假设所述功放的传递函数G为：

G(z)＝a₁z+a₃z³+a₅z⁵+…+a_Nz^N

则在输入端信号的邻信道功率比为α的情况下，输出信号的邻信道功率比为：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\underset{n=3}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}n!{\left|\frac{a_n}{a_1}\right|}^2{F}_n{P}_{\mathrm{in}}^{n-1}}$

其中，F_n表示各阶交调分量对功放输出端的邻信道功率比ACPR的影响，取值为1，N是奇数，α_n中的下标n为奇数，P_in为输入信号功率；其中还包括计算各阶交调分量的值，对于计算三阶交调分量的值ΔLM3，可采用如下的公式：

$\mathrm{ACPR}=\frac{1}{{10}^{-\frac{\mathrm{\α}}{10}}+\frac{8}{3}\frac{1}{{(P_{\mathrm{in}}+\frac{\mathrm{\ΔIM}3}{2})}^2}{P}_{\mathrm{in}}^2};$

获取射频系统中输入的同相信号和正交信号，并根据射频系统中的锁相环计算经锁相环混频后的输出信号；其中，还包括计算同相信号和正交信号幅度不平衡和相位不平衡引起的信噪比SNR_gain和SNR_phase；

根据所述误差矢量幅度和所述信噪比SNR_gain和SNR_phase计算所述同相信号和正交信号幅度不平衡ε和相位不平衡计算所述同相信号和正交信号幅度不平衡ε和相位不平衡

的步骤中采用如下的公式：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{gain}}=\frac{4}{{\mathrm{\ϵ}}^2}$

$\mathrm{SNR}=\frac{1}{{\mathrm{EVM}}^2}.$

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