專利名稱：誤差矢量幅度確定方法及裝置、信號發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種誤差矢量幅度(EVM,Error Vector Magnitude)分析技術(shù),尤其涉及一種誤差矢量幅度確定方法及裝置、信號發(fā)射機。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提高，無線頻譜資源越來越緊缺。為了提高頻譜利用率，在稀缺的頻譜資源上實現(xiàn)高速率和大容量信息傳輸是通信領(lǐng)域常用的手段。目前，通信系統(tǒng)大多采用高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，如64正交幅度調(diào)制(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)、16QAM等。相比傳統(tǒng)的調(diào)制方式,無論是數(shù)據(jù)傳輸速率還是頻譜效率，新的調(diào)制方式都有了極大的提高。但這些調(diào)制方式都是非恒定包絡(luò)的調(diào)制方式，由于其在幅度、相位、頻率等各方面都存在誤差，僅靠對一個方面評估不足以反映 其調(diào)制精度，所以需要一種可以全面衡量信號幅度誤差和相位誤差的指標(biāo)。于是提出了誤差矢量幅度(EVM, Error Vector Magnitude)參數(shù)的概念。EVM是指誤差矢量平均功率與參考信號的平均功率之比的平方根，不必使用多個參數(shù)即可對發(fā)射機發(fā)射信號的調(diào)制質(zhì)量進行評估，特別在發(fā)射機的開發(fā)設(shè)計過程中，EVM是一個很有價值的信號質(zhì)量參考指標(biāo)。EVM值越大，說明發(fā)射信號調(diào)制質(zhì)量越差；而EVM越小，則說明發(fā)射信號調(diào)制質(zhì)量越好?？紤]到用戶設(shè)備(UE，User Equipment)上影響調(diào)制質(zhì)量的因素主要是射頻單元器件的非理想特性，因此，可以從UE的這些非理想特性因素入手，通過定量分析求出具體的EVM數(shù)值。獲取EVM值后，可直觀地比較兩個射頻系統(tǒng)的優(yōu)劣；或是通過EVM值，求出信噪比(SNR, Signal to Noise Ratio)、誤碼率(BER,Bit Error Rate)等用于衡量通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種誤差矢量幅度確定方法及裝置、信號發(fā)射機，能對影響誤差矢量幅度的各種因素進行分析。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的—種誤差矢量幅度確定方法，其特征在于，所述方法包括在信號調(diào)制過程中為所述信號添加非理想特性參數(shù)，并發(fā)射調(diào)制后的信號；對發(fā)射的信號進行解調(diào)；根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM。優(yōu)選地,所述非理想特性參數(shù)包括以下參數(shù)的至少一項載波泄露、IQ增益失衡、IQ相位失衡、本地振蕩相位噪聲、非線性功率放大。優(yōu)選地，所述根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM，為利用積化和差公式對解調(diào)信號表達式進行降冪處理，再將降冪處理后的解調(diào)信號表達式中的高次冪極小項約去，并基于約去極小項的解調(diào)信號表達式，利用EVM計算公式計算EVM ;其中，所述EVM為由非理想特性參數(shù)的各自EVM表示的表達式。優(yōu)選地，所述根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM，為假設(shè)基帶信號為(I = cosco0t, Q = sincoQt),交織的相關(guān)矩陣為(ALcoscoLt,AlSin ω Lt)，解交織的相關(guān)矩陣為(2cos ω Lt, 2sin ω Lt)，載波泄露為Vd，相位噪聲為奶，IQ增益失衡為ε，IQ相位失衡為α，所使用的功率放大器表達式為G' · X = G1 · X+G3 · X3，其中，X為輸入信號；則調(diào)制后的信號RF'。為狀 = AL[Im cos(aLt + φ +α) + Οιη sin(咚 +<pt-a)],其
中，Im = (1+ ε ) (Vd+cos ω 0t), Qm = (I- ε ) (Vd+sin ω 0t)；調(diào)制后的信號RF' e為
權(quán)利要求
1.一種誤差矢量幅度確定方法，其特征在于，所述方法包括 在信號調(diào)制過程中為所述信號添加非理想特性參數(shù)，并發(fā)射調(diào)制后的信號； 對發(fā)射的信號進行解調(diào)； 根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定誤差矢量幅度EVM。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述非理想特性參數(shù)包括以下參數(shù)的至少ー項 載波泄露、相位振幅IQ增益失衡、IQ相位失衡、本地振蕩相位噪聲、非線性功率放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM,為 利用積化和差公式對解調(diào)信號表達式進行降冪處理，再將降冪處理后的解調(diào)信號表達式中的高次冪極小項約去，并基于約去極小項的解調(diào)信號表達式，利用EVM計算公式計算EVM ;其中，所述EVM為由非理想特性參數(shù)的各自EVM表示的表達式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM,為 假設(shè)基帶信號為(I = cos w0t, Q = sin w0t),交織的相關(guān)矩陣為(AljCos w Lt,ALsin Co Lt)，解交織的相關(guān)矩陣為(2cos Lt, 2sin Lt)，載波泄露為Vd，相位噪聲為奶，IQ增益失衡為e，IQ相位失衡為a，所使用的功率放大器表達式為G' X = G1 X+G3 X3，其中，X為輸入信號； 則調(diào)制后的信號 RF'。為-.RFし=AL[Im cos(咐 + (pt+a) + Qm sin(咚 +<pt-a)],其中，Ini=(1+0 (Vd+cos W 0t), Qm = (I- e ) (Vd+sin w 0t)； 調(diào)制后的信號RF' e為GlAlUm cos((0Lt + (pt+a) + Qm sin(& ￡ + <pt- a)] + G3A3L[Im cos(a)Lt + (p,+a)+Qmsin((oL + <pt-a)f 利用積化和差公式對RF' 表達式進行降冪，得到RFc = GlAA1m cos(coLt + (pt+a) + Qm sin((oL + ^-a)] + - G3A3l (I: + ImQ1m) cos(郵 + (p,+a)+吾 GiAl (Qi + QJl) sin(郵 -a) 其中，的三倍頻分量被濾除； 將RF/表達式中的高次冪極小項約去，得到解調(diào)信號為K = GlAJm cos(奶 +a) + GlAlQm sin吻-a) + ^-G3A3l(I: + ImQl)cos(<pt + a)+-^AUQl+QjD^-a)Q0 =sin(奶 +oc) + GlAlQm cos(奶-a)-■-G3A3l(Iim + ImQ2m)sin(只 + a)+^G3AKQi+QJlJoos^,-a) 由于= m° ~；7 2 ^02 Jo)],且下式對任意(n，k) G N*都成立 EUo +Qo ]E [cos (n co 0t) ] = E [sin (n co 0t) ] = E [ (cos co 0t)2k+1] = E [ (sin co 0t)2k+1] = 0; 其中，(I' 0,Q/ 0) (r 0,Q/。)為解調(diào)后的信號，(IcpQc1)Ic1, Qo為理想的解調(diào)后的信號ダ表示自然數(shù)； 對I'。、0'。表達式中的高次項進行近似計算得到
5.一種誤差矢量幅度確定裝置，其特征在于，所述裝置包括調(diào)制單元、發(fā)射單元、解調(diào)單元和確定單元，其中 調(diào)制單元，用于在信號調(diào)制過程中為所述信號添加非理想特性參數(shù)； 發(fā)射單元，用于發(fā)射調(diào)制后的信號； 解調(diào)單元，用于對發(fā)射的信號進行解調(diào)； 確定單元，用于根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述非理想特性參數(shù)包括以下參數(shù)的至少ー項 載波泄露、IQ增益失衡、IQ相位失衡、本地振蕩相位噪聲、非線性功率放大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述確定単元進ー步地，利用積化和差公式對解調(diào)信號表達式進行降冪處理，再將降冪處理后的解調(diào)信號表達式中的高次冪極小項約去，并基于約去極小項的解調(diào)信號表達式，利用EVM計算公式計算EVM ;其中，所述EVM為表達為非理想特性參數(shù)的各自EVM的表達式。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，假設(shè)基帶信號為(I= C0SCoc^Q=sin to d),交織的相關(guān)矩陣為(ALcos w Lt, AliSinc^t),解交織的相關(guān)矩陣為(2cos wLt,2sin o^t),載波泄露為Vd,相位噪聲為奶，IQ增益失衡為e , IQ相位失衡為a，所使用的功率放大器表達式為G' X = G1 X+G3 X3，其中，X為輸入信號；所述確定単元進ー步地，確定調(diào)制后的信號RF'。為#ぶ=AJ/mcos(叫+ +a) + 0msin(6^ +奶-a)]，其中，Im = (1+0 (Vd+cos w 0t), Qm = (l-e ) (Vd+sin w 0t)； 確定調(diào)制后的信號RF' &為GlAlUm cos(0)Lt + (pt+a) + Qm sin(& ￡ + <pt-a)] + G3A3L[Im cos(a)Lt + (p,+a)+Qmsin((oL + <pt-a)f利用積化和差公式對RF' 表達式進行降冪，得到RFc = GlAA1m cos(coLt + (pt+a) + Qm sin((oL + (p,-a)] + - G3A3l (I: + ImQ1m) cos(郵 + (p,+a) 其中，的三倍頻分量被濾除； 將RF/表達式中的高次冪極小項約去，得到解調(diào)信號為K = GlAJm cos(奶 +a) + GlAlQm sin吻-a) + ^-G3A3l(I: + ImQl)cos(<pt + a)+-^AUQl+QjD^-a)Q0 =sin(奶 +oc) + GlAlQm cos(奶-a)-■-G3A3l(Iim + ImQ2m)sin(只 + a)+^G3AKQi+QJlJoos^,-a) 由于= m° 2一0)],且下式對任意(n，k) G N*都成立 EU0 +Q0 ] E [cos (n co 0t) ] = E [sin (n co 0t) ] = E [ (cos co 0t)2k+1] = E [ (sin co 0t)2k+1] = 0; 其中，(I' 0,Q/ 0) (r 0,Q/。)為解調(diào)后的信號，(IcpQc1)Ic1, Qo為理想的解調(diào)后的信號，N*表示自然數(shù)； 對I'。、0'。表達式中的高次項進行近似計算得到 E[I2 +Q2] = -A2lEVM2 - E[2Vl + E1 +2Vd sina + 2-2cos^ cos a-2どsin (pt sin aH----(I+ 4^)+ (~-A^)2] 再根據(jù) ￡[21^ = 10-1^=略，E[￡2] = \Q 10 =E2iqa , E [cos a] = 1， IRmび2E[sm2a\ = lO 10 =E1iqp ,五[cos奶]=l-e 2 =E2pn ,五[sin奶]=0 ,E{^Al\ ] = io_i =4，得到 V4^7I JRclRioa_Ra+R!QP 廣 び2、 _IMD 3 ^ f_RIQA_ \ _IMD 3EVM = 10 10 +10 10 +2 10 20 +2 l-e 2 +10 10 +- 1 + 4x10 20 xlO 20 xl00% I2 V、 J\) 其中，￡[2Vd2]表示載波泄露產(chǎn)生的EVM值平方；E[ e 2]表示IQ增益失衡產(chǎn)生的EVM值平方；E[sin2a ]表示IQ相位失衡產(chǎn)生的EVM值平方；￡[cos只]表示相位噪聲產(chǎn)生的EVM值平方；
9.ー種信號發(fā)射機，包括有調(diào)制單元和功率放大單元，其特征在于，所述信號發(fā)射機還包括以下處理單元的至少ー種 載波泄露處理單元，用于為調(diào)制信號增設(shè)直流偏置； 相位噪聲處理單元，用于使調(diào)制信號的頻率發(fā)生偏移，該偏移大小隨時間變化而改變； IQ増益與相位失衡處理単元，用于使調(diào)制信號的幅度増益與相位失衡； 三階交調(diào)處理單元，用于改變功率放大單元的階數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號發(fā)射機，其特征在于，所述調(diào)制単元包括成形濾波單元、正交調(diào)制單元、本地振蕩處理単元； 所述載波泄露處理單元具體對所述成形濾波單元濾波后的信號增設(shè)直流偏置； 所述IQ増益與相位失衡處理單元連接于所述正交調(diào)制單元，使調(diào)制信號的幅度増益與相位失衡； 所述相位噪聲處理單元與所述本地振蕩處理單元連接，用于使調(diào)制信號的頻率發(fā)生偏移，該偏移大小隨時間變化而改變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種誤差矢量幅度確定方法，包括在信號調(diào)制過程中為所述信號添加非理想特性參數(shù)，并發(fā)射調(diào)制后的信號；對發(fā)射的信號進行解調(diào)；根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM。本發(fā)明同時公開了一種誤差矢量幅度確定裝置，包括調(diào)制單元，用于在信號調(diào)制過程中為所述信號添加非理想特性參數(shù)；發(fā)射單元，用于發(fā)射調(diào)制后的信號；解調(diào)單元，用于對發(fā)射的信號進行解調(diào)；確定單元，用于根據(jù)解調(diào)信號和理想的解調(diào)信號確定EVM。本發(fā)明還公開了一種信號發(fā)射機。本發(fā)明能根據(jù)EVM的分析結(jié)果設(shè)計發(fā)射機中的各相關(guān)處理單元的性能，能設(shè)計出優(yōu)良的發(fā)射機，從而能保證應(yīng)用這些發(fā)射機的設(shè)備的發(fā)射性能，無論是對理論研究或是工程實踐都有很好的指導(dǎo)作用。
文檔編號H04B17/00GK102857304SQ20111017754
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者支周, 楊瑞明, 黃棟 申請人:中興通訊股份有限公司