DE102004049166A1

DE102004049166A1 - Kennlinienmesssystem für eine Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals

Info

Publication number: DE102004049166A1
Application number: DE102004049166A
Authority: DE
Inventors: Yoneo Akita
Original assignee: Tektronix International Sales GmbH
Current assignee: Tektronix International Sales GmbH
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2005-06-30
Also published as: US20050094746A1; JP4009672B2; JP2005136740A

Abstract

Die Messung einer Kennlinie einer Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals wird unter Verwendung von nur einem verzerrten digitalen Modulationssignal von der Übertragungsschaltung berechnet. Eine Meß- und Verarbeitungsschaltung empfängt und demoduliert das verzerrte digitale Modulationssignal von der Übertragungsschaltung, trennt bekannte und unbekannte Daten vom demodulierten Signal und schätzt ideale Symbole für die unbekannten Daten unter Verwendung einer bekannten Information, die von den bekannten Daten abgeleitet wird, wie z. B. Modulationsformatinformation und Pilotsignale, ab. Dann berechnet die Meß- und Verarbeitungsschaltung die Kennlinie wie z. B. Übertragungsschaltungslinearität zwischen dem verzerrten digitalen Modulationssignal und einem berechneten idealen digitalen Modulationssignal auf der Basis der idealen Symbole und der bekannten Information. Die Kennlinienmessung wird graphisch angezeigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Kennlinienmessung einer Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals und insbesondere ein einfaches Kennlinienmeßsystem für eine Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals, das einen einzelnen Eingangskanal für Messungen im Betrieb verwendet.

Mobiltelefonsysteme, terrestrische digitale Rundfunksysteme, drahtlose LANs usw. verwenden digitale Modulationskommunikationssysteme. Für ein drahtloses LAN wird beispielsweise ein Signal zuerst durch verschiedene Symbolraten wie z.B. QPSK (Quadratur-Phasenumtastung), 16QAM (Quadratur-Amplitudenmodulation) usw. gemäß den Übertragungsanforderungen und dann durch OFDM (orthogonales Frequenzmultiplexen) moduliert, um das Signal als drahtloses Signal zu übertragen.

Die digitale Modulation weist eine Toleranz für Verzerrung auf. Ein Symbol eines QPSK-modulierten Signals nimmt beispielsweise eine der vier definierten Positionen in einer IQ-Ebene an und, selbst wenn die Positionen von tatsächlichen Symbolen von den idealen in einem gewissen Ausmaß während der Übertragung aufgrund von Verzerrungen der Phase, Amplitude usw. abweichen, können die Verzerrungen durch Vergleichen der tatsächlichen Symbole mit jeweiligen Schwellen bestimmt werden. Daher wird die im Signal enthaltene Information aufrechterhalten.

Ein Mehr-Kanal-Übertragungssystem wie z.B. OFDM weist ein hohes Verhältnis zwischen der maximalen und der mittleren Leistung auf, was einen breiten dynamischen Bereich für die Übertragungsschaltung erfordert. Daher ist es wichtig, daß ein Betriebspunkt der Übertragungsschaltung zweckmäßig festgelegt wird, um eine gute Kommunikationsqualität aufrechtzuerhalten. Zum Testen wird ein Testsignal mit einer bekannten Amplitude, Frequenz usw. zur Übertragungsschaltung geliefert, wobei das resultierende Ausgangssignal gemessen wird, um die Kennlinien der Übertragungsschaltung zu ermitteln.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Kennlinienmeßsystems. Wenn eine Kennlinie wie z.B. Linearität einer Übertragungsschaltung 12 bei einer Frequenz gemessen wird, liefert eine Signalquelle 10 ein bekanntes Sinussignal zur Übertragungsschaltung 12, während die Amplitude allmählich geändert wird. Eine Meß- und Verarbeitungsschaltung 14 weist zwei Eingangskanäle auf, um die bekannten Eingangs- und verzerrten Ausgangssignale der Übertragungsschaltung 12 zu empfangen. Die Meß- und Verarbeitungsschaltung 14 wandelt die bekannten Eingangs- und verzerrten Ausgangssignale in digitale Daten um, um die Kennlinie der Übertragungsschaltung 12 zu berechnen. Eine Anzeige 16 liefert eine Kennlinienkurve der Übertragungsschaltung als Funktion der jeweiligen Leistungen der bekannten Eingangs- und verzerrten Ausgangssignale, wie durch die Meß- und Verarbeitungsschaltung 14 berechnet. Ebenso wenn die Kennlinie der Übertragungsschaltung 12 bei verschiedenen Frequenzen gemessen wird, liefert die Signalquelle 10 ein bekanntes Sinussignal, während die Frequenz allmählich geändert wird.

Die obigen herkömmlichen Testverfahren erfordern eine Anzahl von Testsignalen mit bekannten Kennlinien, gemäß denen die Kennlinien der Übertragungsschaltung gemessen werden. Diese Verfahren erfordern auch, daß die Meß- und Verarbeitungsschaltung zwei Eingangskanäle zum Messen der digitalen bekannten Eingangs- und verzerrten Ausgangsmodulationssignale aufweist. Ferner erfordern die herkömmlichen Verfahren, daß die Übertragungsschaltung ihren gewöhnlichen Betrieb stoppt, was es schwierig macht, ein Übertragungssystem zu messen, das kontinuierlich arbeiten muß und somit wenig Gelegenheiten zum Stoppen seines Betriebs hat, d.h. die Messung ist eine Messung außer Betrieb. Diese Verfahren stellen eine genaue Messung der Kennlinien der Übertragungsschaltung bereit, aber die Genauigkeit und der Aufwand sind zu hoch, um nur zu bestätigen, ob ein fataler Fehler vorliegt oder nicht.

Das US-Patent 6 275 523 offenbart ein System für Nicht-Linearitäts-Messungen der Übertragungsschaltung im Betrieb durch Vergleichen von übertragenen Signalabtastwerten vom Ausgang der Übertragungsschaltung mit Bezugssignalabtastwerten, die aus abgeschätzten übertragenen Symbolen regeneriert werden, die von den übertragenen Signalabtastwerten abgeleitet werden, aber das System ist komplex und kostenaufwendig.

Was erwünscht ist, ist ein einfaches Kennlinienmeßsystem für eine Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals, das kosteneffizient ist, nur einen Eingangskanal erfordert und eine Messung im Betrieb vorsieht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein Kennlinienmeßsystem für eine Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals bereit, das ein einfaches und kostengünstiges Verfahren verwendet. Ein Messinstrument empfängt ein verzerrtes digitales Modulationssignal von einer Übertragungsschaltung. Das verzerrte digitale Modulationssignal wird demoduliert und bekannte Daten werden von unbekannten Daten getrennt. Ideale Symbole werden für die unbekannten Daten unter Verwendung einer bekannten Information wie z.B. Modulationsformatinformation, Pilotsignalen usw. abgeschätzt. Dann wird ein ideales digitales Modulationssignal unter Verwendung der idealen Symbole und der bekannten Information berechnet. Schließlich wird die Kennlinie wie z.B. Amplitudenlinearität zwischen dem verzerrten digitalen Modulationssignal und dem idealen digitalen Modulationssignal berechnet. Die berechnete Kennlinie wird graphisch angezeigt. Obwohl das verzerrte digitale Modulationssignal von der Übertragungsschaltung unbekannt ist, erfordert das Messinstrument kein bekanntes Testsignal. Daher mißt das Messinstrument die Kennlinie der Übertragungsschaltung, selbst wenn diese in Betrieb ist, und erfordert nur einen Eingangskanal.

Die Aufgaben, Vorteile und andere neue Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen und der angehängten Zeichnung gelesen wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Blockdiagrammansicht eines herkömmlichen Kennlinienmeßsystems.
2 ist eine Blockdiagrammansicht eines Kennlinienmeßsystems für eine Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Ablaufplanansicht des erfindungsgemäßen Kennlinienmeßsystems.
4 ist eine graphische Ansicht einer Kennlinienkurve, die die Linearität für die Übertragungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf 2 empfängt eine Übertragungsschaltung 12 ein digitales Eingangsmodulationssignal von einer Kommunikationsdatenquelle 11 und liefert ein verzerrtes digitales Modulationssignal. Eine Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 empfängt das verzerrte digitale Modulationssignal von der Übertragungsschaltung 12, um ihre Kennlinien zu ermitteln. Die Ergebnisse von der Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 werden zu einer Anzeige 16 geliefert.
3 zeigt einen Ablaufplan eines Kennlinienmeßprozesses, der von der Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 durchgeführt wird. Für dieses Beispiel ist die gemessene Kennlinie die Übertragungsschaltungslinearität. Die Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 kann eine Kombination eines Kommunikationsmessinstruments wie z.B. eines Spektralanalysators usw. und eines Personalcomputers (PC) sein. Die Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 führt den Meßprozeß gemäß einem vorher in einer eingebauten Speichervorrichtung wie z.B. einem Festplattenlaufwerk (nicht dargestellt) gespeicherten Programm durch.
Die Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 empfängt das verzerrte digitale Modulationssignal von der Übertragungsschaltung 12 (Schritt 20) und demoduliert es (Schritt 22). Das digitale Modulationssignal weist eine bekannte Information, die eine Modulationsformatinformation ist (die erste Modulation ist QPSK, 16QAM usw.), im Kopf und Pilotsignale zum Korrigieren des Phasenfehlers auf. Unbekannte Daten in Abhängigkeit vom Kommunikationsgehalt wie z.B. eine Audio- und Videoinformation und bekannte Daten werden während der Demodulation getrennt und gewonnen (Schritte 24 und 26). Dann trägt die Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 Symbole für die unbekannten Daten auf einer IQ-Ebene unter Verwendung der von den bekannten Daten bereitgestellten Information auf und schätzt die ursprünglichen Symbolwerte, die die Kommunikationsdatenquelle 11 lieferte, ab (Schritt 28). Die idealen Symbolpositionen oder Symbolwerte in der IQ-Ebene für die unbekannten Daten werden gemäß dem Modulationsformat definiert, um die idealen Symbolwerte von der Kommunikationsdatenquelle 11 abzuschätzen, wenn das digitale Modulationssignal von der Übertragungsschaltung nicht extrem verzerrt ist.
Die idealen Symbole werden durch OFDM digital moduliert (Schritt 30) und ein ideales digitales Modulationssignal ohne Verzerrung wird erzeugt (Schritt 32). Die Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 berechnet die Kennlinien der Übertragungsschaltung wie z.B. Amplitudenlinearität unter Verwendung der Beziehung zwischen dem berechneten idealen digitalen Modulationssignal und dem verzerrten digitalen Modulationssignal, das von der Übertragungsschaltung empfangen wird (Schritt 34). Die Anzeige 16 zeigt die Kennlinieninformation zwischen den aktuellen und idealen digitalen Modulationssignalen der Übertragungsschaltung 12 graphisch, wie in 4 gezeigt.
4 zeigt ein Beispiel einer Linearitätskurve für die Übertragungsschaltung 12. Horizontale und vertikale Achsen zeigen die Leistungen der idealen bzw. verzerrten digitalen Modulationssignale. Dieses Beispiel zeigt, daß die Übertragungskennlinie der Übertragungsschaltung 12 zwischen dem Eingang und dem Ausgang für Signale mit hoher Leistungsamplitude nicht linear ist.
Die Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 erfordert kein digitales Modulationssignal mit bekanntem Inhalt. Daher mißt sie die Kennlinien der Übertragungsschaltung durch Empfangen des verzerrten digitalen Modulationssignals mit einem Gehalt, der nicht vorher bekannt ist, wie z.B. digitaler Liverundfunk für terrestrische Rundfunksysteme. Das im empfangenen Signal verwendete digitale Modulationsformat ist jedoch eines der bekannten Formate. Dies liegt daran, daß die Kandidatenformate gemäß dem bekannten Standard für terrestrischen digitalen Rundfunk, ein drahtloses LAN usw. verschmälert werden. Nur das digitale Modulationssignal von der Übertragungsschaltung 12 wird für die Messung verwendet, so daß es nicht erforderlich ist, einen Meßkanal vorzusehen, um das in die Übertragungsschaltung 12 eingegebene digitale Modulationssignal bereitzustellen. Wenn die Kommunikationsdatenquelle 11 und die Übertragungsschaltung 12 in einer Schaltung wie z.B. einer integrierten Schaltung (IC) integriert sind, mißt daher die Meß- und Verarbeitungsschaltung 15 immer noch die Kennlinie der Übertragungsschaltung 12 in einem Kommunikationsinstrument 13, das die Kommunikationsdatenquelle 11 und die Übertragungsschaltung 12 aufweist, durch Messen des aus dem Kommunikationsinstrument 13 ausgegebenen verzerrten digitalen Modulationssignals.
Somit stellt die vorliegende Erfindung ein einfaches Kennlinienmeßsystem für eine Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals durch Demodulieren eines verzerrten digitalen Modulationssignals von der Übertragungsschaltung, Trennen von bekannten Daten und unbekannten Daten im demodulierten Signal, Abschätzen von idealen Symbolen für die unbekannten Daten auf der Basis einer bekannten Information über das Kommunikationssystem, die von den bekannten Daten abgeleitet wird, Vorsehen eines idealen digitalen Modulationssignals von den idealen Symbolen und Bestimmen einer Kennlinie für die Übertragungsschaltung zwischen den verzerrten und idealen digitalen Modulationssignalen bereit.

Claims

Verfahren zum Messen von Kennlinien einer Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals mit den Schritten: Demodulieren von bekannten und unbekannten Daten aus einem digitalen Modulationssignal, das von der Übertragungsschaltung empfangen wird; Abschätzen von idealen Symbolen für die unbekannten Daten unter Verwendung der bekannten Daten; Erzeugen eines idealen digitalen Modulationssignals unter Verwendung der idealen Symbole und der bekannten Daten; und Berechnen der Kennlinien der Übertragungsschaltung als Funktion des digitalen Modulationssignals und des idealen digitalen Modulationssignals.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abschätzschritt den Schritt des Bestimmens der idealen Symbole durch Vergleichen von abgeschätzten Symbolen mit jeweiligen Schwellen umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die bekannten Daten eine bekannte Information umfassen, die im Abschätzschritt verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die bekannten Daten eine bekannte Information umfassen, die im Erzeugungsschritt verwendet wird, um das ideale digitale Modulationssignal zu erzeugen.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, wobei die bekannte Information eine Modulationsformatinformation umfaßt.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, wobei die bekannte Information Pilotsignale umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Erzeugungsschritt eine OFDM-Modulation umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kennlinien ein Linearitätsmaß für die Übertragungsschaltung umfassen.
Vorrichtung zum Messen von Kennlinien einer Schaltung zur Übertragung eines digitalen Modulationssignals mit: einer Einrichtung zum Demodulieren von bekannten und unbekannten Daten von einem digitalen Modulationssignal, das von der Übertragungsschaltung empfangen wird; einer Einrichtung zum Abschätzen von idealen Symbolen für die unbekannten Daten unter Verwendung der bekannten Daten; einer Einrichtung zum Erzeugen eines idealen digitalen Modulationssignals unter Verwendung der idealen Symbole und der bekannten Daten; und einer Einrichtung zum Berechnen der Kennlinien der Übertragungsschaltung als Funktion des digitalen Modulationssignals und des idealen digitalen Modulationssignals.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Abschätzeinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen der idealen Symbole durch Vergleichen von abgeschätzten Symbolen, die von den unbekannten Daten abgeleitet werden, mit jeweiligen Schwellen umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Demodulationseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen einer bekannten Information aus den bekannten Daten zur Verwendung in der Abschätzeinrichtung umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Demodulationseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen einer bekannten Information aus den bekannten Daten zur Verwendung in der Erzeugungseinrichtung umfaßt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 oder 12, wobei die bekannte Information eine Modulationsformatinformation umfaßt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 oder 12, wobei die bekannte Information Pilotsignale umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Erzeugungseinrichtung eine OFDM-Modulation umfaßt, um das ideale digitale Modulationssignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Kennlinien eine Linearitätsmessung für die Übertragungsschaltung umfassen.