专利名称：一种误差矢量幅度的补偿方法
技术领域：
本发明涉及数字矢量信号分析测量时对误差矢量幅度的理论估算。具体涉及一种误差矢量幅度的理论估算方法。
背景技术：
在数字通信技术不断发展的进程中，对于数字矢量信号测量的分析越来越深入， 其中，对于误差矢量幅度(EVM)的测量和仿真理论估算关系到评估测量结果的合理性。由于全球各仪器制造商所生产的矢量分析仪器都是一台综合性的高性能分析设备，具有多种测试能力，其内部组成也比较复杂，因此，对于测量数字矢量信号的误差矢量幅度(EVM)这一指标的测量结果也存在一定的差异性。为了能够合理评价误差矢量幅度(EVM)结果的可信程度和置信区间，对于误差矢量幅度的理论估算尤其关键。
发明内容
本发明所要解决的问题是通过矢量信号分析仪测量误差矢量幅度EVM，将实际测量结果与基准值进行分析，得到误差矢量幅度的测量结果。本发明提出一种误差矢量幅度的补偿方法，该方法采用基于矢量分析的I/Q基带性能出发，通过分析各个数字矢量解调参数的技术性能，准确分析对于测量误差矢量幅度的影响量，逐级分析、分解矢量信号分析仪的各个解调环节参数性能，最终实现清晰、合理的影响分量来源，从而达到误差矢量幅度 (EVM)的理论估算，其实现步骤如下步骤一、根据数字矢量的数字表达式，分析矢量解调误差矢量幅度(EVM)所涉及的技术参数。步骤二、确定矢量解调后所产生的影响误差矢量幅度的参量。步骤三、将影响误差矢量幅度的各个技术参数分别进行计算，得到影像误差矢量幅度量值的技术分量。步骤四、通过方和根计算误差矢量幅度的理论估算值。本发明解决了矢量分析中误差矢量幅度的理论估算方法问题，实现了科学合理的误差矢量幅度评定，对各类矢量信号分析仪测量误差矢量幅度的测量结果的评定起到了很好的效果。在计量技术领域中，具有较大的实用价值，并对技术研制和生产起到的指导性的作用，具有广泛的应用前景。
图1矢量分析仪测量误差矢量幅度的连接框图
具体实施例方式在实际应用中，矢量信号分析仪把射频数字矢量信号混频到中频后，进行数字采样，通过正交解调器分解成两路正交的I路和Q路信号，再通过幅度与相位补偿等手段，通过一系列数据处理和计算，将I路和Q路数字基带信息分别在时域和频域上分别显示出来， 也能看到其射频频谱和解调参数和量值。通过矢量信号分析仪测量数字矢量信号，确定解调的各个参数量值，逐级分析、分解矢量信号分析仪的各个解调参数的技术性能，计算误差矢量幅度的理论估值，具体步骤如下所述。如图1所示，为矢量分析仪测量误差矢量幅度的连接框图。步骤一、根据数字矢量的数字表达式，分析矢量解调误差矢量幅度(EVM)所涉及的技术参数；步骤二、确定矢量解调后所产生的影响误差矢量幅度的参量；确定矢量解调后所产生的影响误差矢量幅度测量值的参量。主要I/Q不平衡、寄生调幅、相位噪声、信噪比SNR、带内杂散与非线性失真、谐波失真等参量组成；步骤三、将影响误差矢量幅度的各个技术参数分别进行计算，得到影像误差矢量幅度量值的技术分量；(1)I/Q 不平衡调制器与解调器的不平衡性包括了相位不平衡和幅度不平衡。由于矢量信号分析仪的I/Q调制器分析功能中，包括了在解调过程中信号滤波、补偿等内容，使I/Q解调后的信号最优化，其不平衡性最小。引用文献，分析调制器与解调器对于幅度不平衡α与相位不平衡Φ的影响，将幅度不平衡与相位不平衡区分开来，并区分了 I路和Q路的相位不平衡量。通过一系列理论计算，引入的EVM分量可以分解成幅度和相位两个分量来计算。用公式表示为
EVM1 = V[10(a/2)/2° xcos(i3/2)-l]2 +[10(α/2)/2° xsin(^/2)]2 ______⑴其中，α为幅度不平衡分量，φ为相位不平衡分量。对于这种不平衡问题，可以通过补偿措施，使这些不平衡和不匹配最小化。目前， 比较成熟的产品，调制器的不平衡性可以做到非常小，达到EVM值小于0. 05%的程度。(2)寄生调幅我们都知道，对于信号源的噪声中，存在的主要噪声是调幅噪声和相位噪声，下面先分析调幅噪声对EVM的影响。寄生调幅是载波信号上出现了不应该出现的幅度调制，将原来恒幅的载波信号变成了带有幅度变化的载波信号，因此，调制信号的幅度与载波幅度之比称之为“寄生调幅”。对于信号源的噪声中，参考国内外技术资料可知，调幅噪声比较小，以调相噪声占据了信号源噪声的主要地位，所以在考虑EVM来源时，寄生调幅引起的分量可以忽略。从矢量信号分析仪解调数字矢量信号的方法来看，由于采取了幅度补偿等手段， 在信号源噪声中，调幅噪声的影响极其为小，可以忽略。如图5所示，我们在测量载频为 870MHz的NADC标准数字信号时，能够测量得到寄生调幅为0. OOdB, EVM2 = 0。(3)信噪比与相位噪声在前文中提到的寄生调幅可以忽略的情况下，可认为没有幅度调制，即恒包络信号，因此，我们主要考虑相位噪声对于EVM的影响。在发射机与接收机组成的系统中，误差矢量幅度EVM与相位、信噪比直接相关，弓丨用文献1中演推公式EVM23 =-Λ- + 2[\-COS(Oc)]____________⑵从公式⑵可以知道，信噪比、调相相位与误差矢量幅度EVM的关系。(a)信噪比信噪比是我们所需信号与背景噪声之比。假设没有调相相位Φ。时，信噪比对EVM 的影响可以用数学表达式表示为EVM,, = J^- X100%
1 \SNR------------(3)其中，SNR为信噪比。通常在实际信号测试中，各个信道之间总是有一定的带宽，在带宽内信号与噪声之比越大，那么信噪比越好，接收机的接受能力越强；反之，信号接收能力越差。实际应用中，可以通过滤波等手段，降低噪声电平幅度，使信号接收性能力提高。我们利用矢量信号分析仪测量数字矢量信号时，也能测量得到SNR这样一个测试值。(b)相位噪声假设信噪比SNR很好的情况下，那么调相相位对EVM的影响可以用数学表达式表示为EVM32 = V2-2cos[^(0]____________(4)其中，θ⑴为调相相位。由于在数字调制信号的情况下测量相位是十分困难的事情，根据文献1可知，相位抖动均方值σ〗φ和相对单边带功率谱密度L(f)之间的关系为[θ(β)}2 =σ\φ=2 ^L(fW____________(5)通过公式( 可以将相对单边带功率谱密度转换成相位抖动均方值，可以方便的将相位噪声转化成相位抖动，即相位问题，从而可以运用公式G)，便能计算得到调相相位对于EVM的影响量。公式(5)中，L(f)是单边带相位噪声谱密度，可以通过我们现有设备容易测试得到的参数。在我们实际测量中，可以通过相位噪声测量系统如3048A、FSUP、PN9000等测试设备测量得到数字矢量信号源的载频信号的相位噪声。M7AEVMi = ^EVMlx + EVMl2------------(6)信噪比与相位噪声引入的EVM分量可以通过公式(6)计算得到。(4)载波泄露载波泄露是信号平均功率与泄露的载波功率之比，用符号表示，单位为dB。参考文献2，载波泄露对EVM的影响可以用数学表达式表示为EVM4 = + =ΙΟ-"20 χ 100%
S------------(7)其中，S为信号的均方功率值，C为载波泄露功率RMS有效值。
通常在实际信号测试中，可以采取各种技术手段使载波泄露尽量小，但是，总是会存在这一部分能量。引入的EVM分量可以通过公式(7)计算得到。载波泄露引入的EVM分量可以通过公式(7)计算得到。(5)非线性失真在实际测量中，都是使用高性能的矢量信号分析仪进行数字矢量信号的测量，其三阶交调的失真、谐波失真等非线性失真都比较小。在有源器件的三阶截止点对应的输入功率大于我们输入的功率20dB，非线性对EVM的影响忽略，即EVM5 0%。步骤四、通过方和根计算误差矢量幅度的理论估算值。总的误差矢量幅度EVM可以近似等于各个EVM影响量的平方和的根，即
权利要求
1. 一种误差矢量幅度的补偿方法，其特征在于步骤一、根据数字矢量的数字表达式，分析矢量解调误差矢量幅度(EVM)所涉及的技术参数；步骤二、确定矢量解调后所产生的影响误差矢量幅度测量值的参量，包括主要I/Q不平衡、寄生调幅、相位噪声、信噪比SNR、带内杂散与非线性失真、谐波失真等参量；步骤三、将影响误差矢量幅度的各个技术参数分别进行计算，得到影像误差矢量幅度量值的技术分量，其过程如下(1)I/Q不平衡在解调过程中给信号滤波、补偿，使I/Q解调后的信号最优化，其不平衡性最小。 区分I路和Q路的相位不平衡量，通过一系列理论计算，引入的EVM分量可以分解成幅度和相位两个分量来计算，用公式表示为
全文摘要
本发明提出一种误差矢量幅度的补偿方法，该方法根据数字矢量的数字表达式，分析矢量解调误差矢量幅度(EVM)所涉及的技术参数、确定矢量解调后所产生的影响误差矢量幅度的参量、将影响误差矢量幅度的各个技术参数分别进行计算，得到影像误差矢量幅度量值的技术分量、通过方和根计算误差矢量幅度的理论估算值，实现了科学合理的误差矢量幅度补偿，对各类矢量信号分析仪测量误差矢量幅度的测量结果的评定起到了很好的效果。在计量技术领域中，具有较大的实用价值，并对技术研制和生产起到的指导性的作用，具有广泛的应用前景。
文档编号H04B17/00GK102546036SQ201010578048
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者陈斌 申请人:上海精密计量测试研究所