无线综测仪对单载波qpsk信号iq不平衡的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测方法，尤其涉及一种无线综测仪对单载波QPSK信号IQ不平衡的检 测方法。
【背景技术】
[0002] 术语解释：
[0003] DUT:待测件。
[0004] QPSK:正交相移键控。
[0005] DQPSK:差分正交相移键控。
[0006] 10:本振。
[0007] EVM:误差向量幅度。
[0008] AD:模数转换器。
[0009] DA:数模转换器。
[0010]零中频发射机也叫直接上变频发射机，由于不同于超外差发射机需要有多级混频 及滤波的复杂电路，而且结构简单易于集成的特点，被DUT内置芯片大量应用。然而零中频 发射机有本振泄漏和IQ不平衡的缺陷，在生产测试的时候，需要对DUT的本振泄漏和IQ不平 衡进行测量。IQ不平衡，包括幅度不平衡和正交相位不平衡，由于IQ两路的失衡，会引起调 相信号的解调符号在星座图坐标中，偏离原来的理想解调位置，进而引起EVM的急剧恶化。 零中频发射机结构如图1所示。图1中，I(t)，Q(t)分别为基带正交两路信号，fuu⑴和fu)_ Q (t)分别为本振发出的正交载波信号，BPF为带通滤波器，PA为射频功放。fLCLI(t)对I(t)进 行上变频调制，对Q(t)进行上变频调制，两路信号相减后经过带通滤波器进行滤 波，然后进入射频模块，发送到空口。IQ失衡的产生，即在上变频的时候由于本振发出的正 交两路信号幅度和相位失衡引起。
[0011]综测仪对DUT进行测量的时候，需要对DUT输入的信号进行接收处理，即需要进行 射频前端的下变频处理，将有用信号从频谱上搬移到基带。接收机结构主要有超外差中频 接收机和零中频接收机，不管是何种接收机结构，目的都是将射频调制信号恢复到基带，在 这过程中，尽量不引入新的测量误差。综测仪做为一种测量仪表，其自身对信号的解调精度 要求，要远大于DUT，当然，其成本代价也远大于一般的DUT。在使用之前，综测仪需要对自身 的接收性能进行校表，力图将自身的接收误差降到最小，即主要消除自身仪器在做接收时 也有可能引入的载波泄漏和IQ失衡。这样，当综测仪对DUT进行测量时，即可认为，测量误差 主要源于DUT的发射机引起。
[0012]单载波QPSK调制是一种相位调制信号，其调制原理在于将基带数据进行映射成调 制符号，即星座图，然后进行成形滤波，用成形滤波后的数据改变载波相位。采用相干解调 法对QPSK信号进行接收时，常因为载波相位的倒π现象产生相位模糊问题，进而产生误解。 在实用中，通常对QPSK的调制方式进行修改，采用前后两个符号的相位差来调制载波，即 DQPSK调制。DQPSK基本流程如图2所示。DQPSK是QPSK调制的一种，不影响对IQ不平衡的分 析。
[0013] 图2中，数据源比特流，首先进行串并转换，每2位比特组成一组，然后进行差分编 码。差分编码完后的数据，被映射为调制符号，即星座图，然后调制符号的实部和虚部分为 I、Q两路信号，分别进行滤波成形，随后进行D/A数模转换，将数字信号转换为模拟信号，采 用模拟信号对本振信号进行正交调制，即进入图1中的发射机框图。
[0014] IQ不平衡对QPSK信号的影响如图3和图4所示，其中白点为原调制符号在星座图中 的映射坐标，黑点为IQ不平衡对调制星座的影响。由图中可以看到，由于幅度和正交相位不 平衡的存在，使得调制符号偏离了原先映射的位置。图5显示了同时存在幅度和相位不平衡 的时候，星座图偏转的状况。
[0015] 解决IQ不平衡的方法，总的来说主要通过两种途径，一种是从硬件电路着手，调试 DUT的时候调整硬件电路的参数，使得IQ两路输出信号趋于达到平衡，这种方法只能针对于 DUT硬件电路调试的时候，而且无法准确估计DUT最终输出信号的不平衡程度。另一种方法 是DUT发送特定的协议信号，比如导频、训练序列等，接收端根据特定的协议信号对采集到 的I、Q两路信号进行分析处理，估计出IQ两路信号的不平衡程度，并进行补偿。这种方法依 赖于特定的协议信号，而且往往复杂度较高。
【发明内容】
[0016] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种无线综测仪对单载波QPSK信号IQ 不平衡的检测方法，不依赖于特定的训练序列。
[0017] 本发明提供了一种无线综测仪对单载波QPSK信号IQ不平衡的检测方法，包括以下 步骤：
[0018] Sl、载波频偏纠正；
[0019] S2、时间同步；
[0020] S3、I、Q抽样判决；
[0021 ] S4、直流偏置修正；
[0022] S5、求第一象限坐标均值；
[0023] S6、求幅度与相位不平衡。
[0024] 作为本发明的进一步改进，步骤Sl包括以下子步骤：
[0025] SlOl、通过射频端的带通滤波器进行滤波；
[0026] S102、通过低噪声放大器进行低噪放；
[0027] S103、进行 AGC 调整；
[0028] S104、通过混频器进行I、Q两路正交混频；
[0029] S105、I支路、Q支路各通过低通滤波器进行基带低通滤波，将混频后的高频分量去 除，留下基带信号；
[0030] S106、将基带信号输送到模数转换器进行模数转换，I支路得到的采样序列为IRX' (η)，Q支路得到的采样序列为Qrx'（η)。
[0031] S107、根据1!?'（11)、(^'（11)序列估计出载波频偏值大小，并对数据进行补偿，得到 I支路序列lRx_f(n)，Q支路序列QRx_f(n)。
[0032] 作为本发明的进一步改进，步骤S2包括:根据步骤SI得到的I支路序列IRX_f(n)，Q 支路序列QRx_f (η)进行时间同步处理得到I支路序列IRX_t (η)，Q支路序列QRX_t(η)。
[0033] 作为本发明的进一步改进，步骤S3包括:根据步骤S2求得的序列IRX_t(n)、QRX_ t(n) 进行最佳时间点抽样判决，得到I支路序列Ι^(η)，〇支路序列QnU)。
[0034] 作为本发明的进一步改进，步骤S4包括:根据步骤S3得到的In(Ii) AnU)进 行去直流偏置，得到I支路序列IRx(n)，Q支路序列QRX(n)。
[0035]作为本发明的进一步改进，从发射机得到射频输出信号fTX(t)为：
[0036] fTx(t)=G · I(t)cos(wct+9)-D · Q(t)sin(wct)
[0037] 式中，G为I路增益，D为Q路增益，I(t)为I支路基带信号，Q(t)为Q支路基带信号，Wc 为发射机本振频率，Θ为I支路相对于Q支路的相位不平衡值;据此，得到接收机中，I支路中 混频器的输出信号为：
[0039]经过低通滤波器的低通滤波后，上式中只留下第一项中的基带信号，第二、三、四 项中的高频分量被过滤，因此，低通滤波器的输出为：
[0041] 此即为进入模数转换器的I支路基带信号。
[0042] 作为本发明的进一步改进，对于Q支路，混频器输出的信号为：
[0044]经过低通滤波器的低通滤波后，第一、二、五项高频信号被过滤，只剩下第三和第 四项的基带信号，即Q支路中低通滤波器的输出为：
[0046] 此即Q支路输入到模数转换器的基带信号。
[0047] 作为本发明的进一步改进，由于相位和幅度不平衡，Q支路的基带信号携带了 I支 路信息，经过数字化、时间同步及I、Q抽样判决、去直流偏置后，I支路接收到的序列IRx(n)，Q 支路接收到的序列QRx(n)，则有
[0051 ]由于发送的是QPSK信号，对于Ιτχ(η)和QTx(n)可能值是确定的，即对于QPSK调制来 说，其值只能出现在星座图上的四个位置，取第一象限的星座图坐标进行统计估计，对于幅 度不平衡，可以从IRx(n)和I RX(n)统计得到。
[0052] 本发明的有益效果是：不依赖于特定的训练序列，实现了无线综测仪对单载波 QPSK信号IQ不平衡的检测。
【附图说明】
[0053] 图1是现有技术中零中频发射机的发射示意图。
[0054]图2是现有技术中DQPSK调制发射框图。
[0055] 图3是相位不平衡对调制星座的影响示意图。
[0056] 图4是幅度不平衡对调制星座的影响示意图。
[0057] 图5是相位和幅度同时不平衡对调制星座的影响不意图。
[0058]图6是本发明一种无线综测仪对单载波QPSK信号IQ不平