专利名称：Tdd-lte终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及TDD-LTE终端测试领域，特别是涉及一种TDD-LTE终端上行共享信道 的矢量幅度误差测量方法和装置。
背景技术：
对于恒包络调制方式，例如GSM系统(Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)所采用的 GMSK(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，高斯滤波最小频移键控)，可以采用相位和频率误差作为衡量调制质量的标准， 但非恒包络调制方式还可能存在幅度误差，在TDD-LTE (Time Division Duplexing-Long Term Evolution，时分双工-长期演进)系统中，PUSCH 信道(Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道)采用的是QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移 键控)、16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation，16-正交幅度调制)和 64QAM 调制 (64 Quadrature Amplitude Modulation，64-正交幅度调制)，它们都是非恒包络调制，由 于其在幅度上也存在误差，相位误差和频差已不足以反应其调制精度，因此，需要一种可以 全面衡量信号幅度误差和相位误差的指标。在星座图上，误差矢量能清楚地反映信号的损 伤程度，于是提出了 EVM(Error Vector Magnitude，误差矢量幅度)参数。作为无线发射机 终端射频指标测试的重要内容，误差矢量幅度EVM指标的一致性测试在终端设备研发、生 产线质量控制及射频故障定位等方面发挥着不可替代的作用，EVM已作为衡量发射机性能 的一个非常重要的指标。接收机实际接收到的数字调制信号与理想信号在幅度、相位以及 频率上均存在着一定差异，这些差异在I/Q平面上表现为测量信号与标准星座点在幅度和 相位上的偏差。EVM是对测量信号与参考信号的差值矢量进行测量，被称为误差矢量幅度。 EVM定义为误差矢量功率与参考矢量功率的均方比，以百分数形式表示，测试的时间为一个 时隙。EVM是测量信号与参考信号之间的偏差，其中测量信号是无频偏和无初始相位影 响的，因此如何得到无频偏和初始相位影响的测量信号和如何恢复参考信号是EVM测试的 关键问题。目前提出的用于TDD-LTE上行去除频偏的方法为利用一个子帧中的两个时隙的 参考符号，对于恢复参考信号的方法，传统的恢复参考信号的方法是将接收信号进行解调、 判决后再通过调制来得到参考信号，这种方法实现过程很繁杂、计算耗时长。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种实现过程筛单、计算速 度快、耗时短的TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法和装置。本发明提供的TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法，包括以下步 骤(1)截取接收信号的一部分与本地参考符号进行相关，根据相关峰的位置来确定接收信号的起始位置，并提取出一个时隙的信号，其中包含7个符号，每个符号中含有2048 个采样点；(2)利用符号的循环前缀和此符号最后一部分样点的相关性，分别求出(1)中提 取的一个时隙信号中每个符号对应的频率误差，计算出其均值，即为信号的频率误差Af;(3)对(1)中提取的一个时隙的信号进行修正将(1)中提取的一个时隙信号的 每个符号中不包括循环前缀的采样点乘以ΘΧρ(-」1α。2π Δ f)，消除由频率误差导致的相位 误差，其中j为复数中的虚部单位，k为采样点序号对应的常数，k= 1,2,…，2048，t。为时 间间隔，Δ ·为(2)中求出的频率误差；(4)将(3)中消除相位误差后的信号中每个符号分别以Ng点为起始点，取出2048 点的信号，去除循环前缀，其中Ng为每个符号的循环前缀长度；(5)对(4)中已去除循环前缀的信号进行快速傅立叶变换，并取出已分配的物理 资源块中的复值符号块；(6)用本地参考符号对(5)中取出的复值符号块进行粗均衡，将粗均衡后的信号 中除第三个符号以外的其它符号进行离散傅立叶反变换，画出星座图，由星座图映射的方 法得到参考信号；对参考信号进行离散傅立叶变换，并与本地参考符号结合得到标准信号， 用标准信号与复值符号块求出均衡系数，再用该均衡系数对复值符号块进行细均衡，并对 细均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号做离散傅立叶反变换，得到测量信号；再 根据测量信号和参考信号计算误差矢量幅度。进一步，(1)中所述截取接收信号的一部分之前，先将接收信号正交解调成I、Q两 路信号，再分别截取一段I、Q信号与本地参考符号进行相关计算，截取的原则为确保完整 的取出第一个时隙的参考符号，即为第一个时隙的第三个符号。进一步，(5)中的复值符号块为长度为t、宽度为f的矩阵，其中t为一个时隙中的 符号个数，f为已分配的子载波个数。基于上述测量方法，本发明还提供TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测 量装置，包括定位单元用于截取接收信号的一部分与本地参考符号进行相关，根据相关峰的 位置来确定接收信号的起始位置，并提取出一个时隙的信号，其中包含7个符号，每个符号 中含有2048个采样点；频率误差计算单元用于利用符号的循环前缀和此符号最后一部分样点的相关 性，分别求出定位单元提取的一个时隙信号中每个符号对应的频率误差，计算出其均值，即 为信号的频率误差Af;去除相位误差单元用于对定位单元提取的一个时隙的信号进行修正将定位单 元提取的一个时隙信号的每个符号中不包括循环前缀的采样点乘以exp&jktJJi Af)，消 除由频率误差导致的相位误差，其中j为复数中的虚部单位，k为采样点序号对应的常数，k =1,2,…，2048，t。为时间间隔，Af为频率误差计算单元求出的频率误差；去除循环前缀单元用于将消除相位误差后的信号中每个符号分别以Ng点为起始 点，取出2048点的信号，去除循环前缀，其中Ng为每个符号的循环前缀长度；快速傅立叶变换单元用于对已去除循环前缀的信号进行快速傅立叶变换，并取 出已分配的物理资源块中的复值符号块；
误差矢量幅度计算单元用于用本地参考符号对取出的复值符号块进行粗均衡， 将粗均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号进行离散傅立叶反变换，画出星座图， 由星座图映射的方法得到参考信号；对参考信号进行离散傅立叶变换，并与本地参考符号 结合得到标准信号，用标准信号与复值符号块求出均衡系数，再用该均衡系数对复值符号 块进行细均衡，并对细均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号做离散傅立叶反变 换，得到测量信号；再根据测量信号和参考信号计算误差矢量幅度。进一步，快速傅立叶变换单元取出的复值符号块为长度为t、宽度为f的矩阵，其 中t为一个时隙中的符号个数，f为已分配的子载波个数。本发明直接由无频偏和初始相位影响的测量信号通过星座图映射的方法来 产生参考信号，而去除循环前缀的方法只在0FDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)系统中用过，在此我们把去除循环前缀的方法用在PUSCH 信道求频偏的过程中，即用在 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，单载波-频分多址)系统中，实现过程简单、计算速度快、耗时短，因而能够克服传 统方法的缺点。
图1是TDD-LTE —个子帧的结构示意图。图2是采用本发明方法实现矢量幅度误差测量的方法流程图。图3是本发明进行相关定位计算的信号流示意图和原理图。图4是本发明实施例中计算频率误差的流程图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对 本发明的限制。图 1 是TDD-LTE (Time Division Duplexing—Long Term Evolution,时分双工-长 期演进)一个子帧的结构示意图，图2是采用本发明方法实现矢量幅度误差测量的方法流 程图，主要包括如下步骤在步骤(1)中，通过接收装置接收信号，并将其正交解调成I、Q两路信号，参照图 3所示，分别截取一段I、Q信号与本地参考符号进行相关计算(即求截取到的接收信号与 本地参考符号的协方差)，得到相关峰值，根据相关峰值，确定所接收的I、Q信号的参考符 号的位置，从而可得到信号的起始位置，并取出一个时隙的信号，包含7个符号，每个符号 中含有2048个采样点。在步骤(2)中，将取出的这个时隙的信号发送到频率误差计算单 元中进行计算，计算频率误差的过程参照图4所示，由于循环前缀在多径干扰比较严重的 情况下数据失真会比较大，所以在此利用减少数据相关的个数来减少计算的误差，首先取 出这个时隙每个符号中的循环前缀的一部分，然后利用取出的循环前缀与与其对应的每个 符号末尾相同的一部分进行相关求出每个符号的频率误差值，并求其所有符号的平均频率 误差值，得到频率误差的值。在步骤(3)中，由上一步计算出来的频率误差值对信号做去除 频偏处理。在步骤(4)中，去除每个符号的循环前缀。在步骤(5)中，对去除循环前缀后的 信号进行FFT变换，并取出分配资源块中的复值符号块。在步骤(6)中，用本地参考符号对已取出的复值符号块进行粗均衡，将粗均衡后的信号经过离散傅立叶反变换IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform，离散傅立叶反变换)，画出星座图，由星座图映射的方法得 到参考信号；然后由复值符号块和参考信号求出均衡系数，并用该均衡系数对复值符号块 进行细均衡，得到测量信号；再根据测量信号和参考信号计算误差矢量幅度。以下将更详细地描述各个步骤的实现方法。首先，在TDD-LTE终端通过接收机(接收装置)接收信号后，将其正交解调成I、Q 两路信号。接下来，进行参考符号相关定位。具体地，包括以下步骤(1)截取接收信号的一部分，截取的原则为确保能够完整的取出有用数据第一个 时隙的参考符号(即第一个时隙的第三个符号)。这样做的原因有两个其一，可以减小算 法的复杂度，提高运算效率；其二，在PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，物理上行 共享信道)的20个时隙中，可能有多个时隙的参考符号是相同的，如果用本地参考符号与 整段数据进行相关，则会产生多个相关峰，这样就不容易确定需要的是哪个，而只用第一个 时隙的参考符号与本地参考符号进行相关，则只会产生一个相关峰，这样就可以很容易的 确定信号的起始位置。(2)用截取出的接收信号与产生的本地参考符号进行相关，找到最大的相关峰并 确定参考符号所在的位置。(3)根据参考符号所在的位置，确定有用数据的起始位置，根据这个起点可以提取 一个时隙的信号。然后，将提取出的一个时隙的信号求频率误差并去除频偏，具体方法如下一个时 隙的 SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，单载波-频分多 址)信号包含7个符号，每个符号由长度为Ng的循环前缀和长度为N的SC-FDMA数据组成， 循环前缀是符号最后Ng个样点的重复，每个符号中的循环前缀和此符号后面一部分数据具 有很大的相关性，利用此相关性可以得到频率偏移的估计值。每个符号的循环前缀和此符 号后面一部分数据的关系可由以下公式来表示 其中m为符号索引(即m = 1··· 7)，η为每个符号中的采样点的索弓丨，N为每个符 号中SC-FDMA数据长度，r为提取的一个时隙的信号，j为复数中的虚部单位，Af为估计出 的频偏，t。为时间间隔。由此可得
\ =e-j2^Y}r{m,nf
n=\Ng为每个符号循环前缀的长度，tc为时间间隔，N为每个符号中SC-FDMA数据长度，Δ f为估计出的频偏，j为复数中的虚部单位，*为求复数的共轭。故估计出的频偏Af为 arg()为求角度函数。但循环前缀在多径干扰比较严重的情况下数据失真将比较大，所以在此减少了数 据相关的个数来减小计算的误差，即取出每个符号循环前缀的一部分与它对应的符号后面 一部分进行相关，求出每个符号的频率误差值，最后求这7个符号求得的频率误差的平均， 即为所求的频率误差值。再将数据对应项乘以eXp(-jkt。2Ji Af)(k= 1，2，…，2048)，即 消除了由频率误差导致的相位误差分量，其中，j为复数中的虚部单位，Af为频率误差，tc 为时间间隔，k为采样点序号对应的常数，k= 1,2,…，2048，第一个采样点对应的常数为 1，第2048个采样点对应的常数为2048。之后，将去频偏后的信号去除循环前缀，将此时隙的每个符号的数据分别以Ng (Ng 为循环前缀的长度)为起始点取出长度为2048点的信号，即为去循环前缀后的信号。再将去循环前缀后的信号过FFT变换装置，并取出已分配的物理资源块中的复值 符号块，即长度为t，宽度为f的矩阵，其中t为一个时隙中的符号个数，f为已分配的子载 波个数。用此时隙中第三个符号(即参考符号)与本地参考符号进行信道估计，并粗均衡 复值符号块，对粗均衡后的信号(不包括此时隙第三个符号，参考符号)进行离散傅立叶反 变换IDFT，观察此时的星座图，由星座图映射得到参考信号il (g，t)，对参考信号il(g，t) 做离散傅立叶变换DFT，并与本地参考符号结合得到标准信号NS (f，t)，用标准信号NS (f， t)与复值符号块MS(f，t)根据以下公式 求出均衡系数EC(f，t)，用此均衡系数EC(f，t)对复值符号块MS(f，t)进行细 均衡，并对细均衡后的信号(不包括时隙的第三个符号，参考符号)做离散傅立叶反变换 IDFT，得到测量信号iZ(g，t)，由测量信号iZ(g，t)和参考信号il(g，t)根据以下公式计算 误差矢量幅度EVM， 其中Τ为一个时隙中数据符号的个数，G已分配资源块的载波个数，P0为参考信 号的功率，iz' (g，t)为测量信号，il (g，t)为参考信号。基于上述测量方法，本发明还提供TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测 量装置，包括定位单元用于截取接收信号的一部分与本地参考符号进行相关，根据相关峰的 位置来确定接收信号的起始位置，并提取出一个时隙的信号，其中包含7个符号，每个符号 中含有2048个采样点；频率误差计算单元用于利用符号的循环前缀和此符号最后一部分样点的相关性，分别求出定位单元提取的一个时隙信号中每个符号对应的频率误差，计算出其均值，即 为信号的频率误差Af;去除相位误差单元用于对定位单元提取的一个时隙的信号进行修正将定位单 元提取的一个时隙信号的每个符号中不包括循环前缀的采样点乘以ΘΧρ(-」 α。2π Δ ·)，消 除由频率误差导致的相位误差，其中j为复数中的虚部单位，k为采样点序号对应的常数，k =1,2,…，2048，t。为时间间隔，Af为频率误差计算单元求出的频率误差；去除循环前缀单元用于将消除相位误差后的信号中每个符号分别以Ng点为起始 点，取出2048点的信号，去除循环前缀，其中Ng为每个符号的循环前缀长度；快速傅立叶变换单元用于对已去除循环前缀的信号进行快速傅立叶变换，并取 出已分配的物理资源块中的复值符号块；复值符号块为长度为t、宽度为f的矩阵，其中t 为一个时隙中的符号个数，f为已分配的子载波个数；误差矢量幅度计算单元用于用本地参考符号对取出的复值符号块进行粗均衡， 将粗均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号进行离散傅立叶反变换，画出星座图， 由星座图映射的方法得到参考信号；对参考信号进行离散傅立叶变换，并与本地参考符号 结合得到标准信号，用标准信号与复值符号块求出均衡系数，再用该均衡系数对复值符号 块进行细均衡，并对细均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号做离散傅立叶反变 换，得到测量信号；再根据测量信号和参考信号计算误差矢量幅度。本发明主要用于测试TDD-LTE终端PUSCH信道的矢量幅度误差，适用于TDD-LTE 终端的设计和开发、制造、服务和维修过程中的性能指标测试。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
一种TDD LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法，其特征在于包括以下步骤(1)截取接收信号的一部分与本地参考符号进行相关，根据相关峰的位置来确定接收信号的起始位置，并提取出一个时隙的信号，其中包含7个符号，每个符号中含有2048个采样点；(2)利用符号的循环前缀和此符号最后一部分样点的相关性，分别求出(1)中提取的一个时隙信号中每个符号对应的频率误差，计算出其均值，即为信号的频率误差Δf；(3)对(1)中提取的一个时隙的信号进行修正将(1)中提取的一个时隙信号的每个符号中不包括循环前缀的采样点乘以exp( jktc2πΔf)，消除由频率误差导致的相位误差，其中j为复数中的虚部单位，k为采样点序号对应的常数，k＝1，2，…，2048，tc为时间间隔，Δf为(2)中求出的频率误差；(4)将(3)中消除相位误差后的信号中每个符号分别以Ng点为起始点，取出2048点的信号，去除循环前缀，其中Ng为每个符号的循环前缀长度；(5)对(4)中已去除循环前缀的信号进行快速傅立叶变换，并取出已分配的物理资源块中的复值符号块；(6)用本地参考符号对(5)中取出的复值符号块进行粗均衡，将粗均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号进行离散傅立叶反变换，画出星座图，由星座图映射的方法得到参考信号；对参考信号进行离散傅立叶变换，并与本地参考符号结合得到标准信号，用标准信号与复值符号块求出均衡系数，再用该均衡系数对复值符号块进行细均衡，并对细均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号做离散傅立叶反变换，得到测量信号；再根据测量信号和参考信号计算误差矢量幅度。
2.如权利要求1所述的TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法，其特征 在于(1)中所述截取接收信号的一部分之前，先将接收信号正交解调成I、Q两路信号，再 分别截取一段I、Q信号与本地参考符号进行相关计算，截取的原则为确保完整的取出第 一个时隙的参考符号。
3.如权利要求2所述的TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法，其特征 在于所述第一个时隙的参考符号为第一个时隙的第三个符号。
4.如权利要求1所述的TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法，其特征 在于(5)中的复值符号块为长度为t、宽度为f的矩阵，其中t为一个时隙中的符号个数， f为已分配的子载波个数。
5.一种TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量装置，其特征在于包括定位单元用于截取接收信号的一部分与本地参考符号进行相关，根据相关峰的位置 来确定接收信号的起始位置，并提取出一个时隙的信号，其中包含7个符号，每个符号中含 有2048个采样点；频率误差计算单元用于利用符号的循环前缀和此符号最后一部分样点的相关性，分 别求出定位单元提取的一个时隙信号中每个符号对应的频率误差，计算出其均值，即为信 号的频率误差Af;去除相位误差单元用于对定位单元提取的一个时隙的信号进行修正将定位单元提 取的一个时隙信号的每个符号中不包括循环前缀的采样点乘以exp&jktJJi Af)，消除由频率误差导致的相位误差，其中j为复数中的虚部单位，k为采样点序号对应的常数，k = 1,2,…，2048，t。为时间间隔，Af为频率误差计算单元求出的频率误差；去除循环前缀单元用于将消除相位误差后的信号中每个符号分别以Ng点为起始点， 取出2048点的信号，去除循环前缀，其中Ng为每个符号的循环前缀长度；快速傅立叶变换单元用于对已去除循环前缀的信号进行快速傅立叶变换，并取出已 分配的物理资源块中的复值符号块；误差矢量幅度计算单元用于用本地参考符号对取出的复值符号块进行粗均衡，将粗 均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号进行离散傅立叶反变换，画出星座图，由星 座图映射的方法得到参考信号；对参考信号进行离散傅立叶变换，并与本地参考符号结合 得到标准信号，用标准信号与复值符号块求出均衡系数，再用该均衡系数对复值符号块进 行细均衡，并对细均衡后的信号中除第三个符号以外的其它符号做离散傅立叶反变换，得 到测量信号；再根据测量信号和参考信号计算误差矢量幅度。
6.如权利要求5所述的TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法，其特征 在于快速傅立叶变换单元取出的复值符号块为长度为t、宽度为f的矩阵，其中t为一个 时隙中的符号个数，f为已分配的子载波个数。
全文摘要
本发明公开了一种TDD-LTE终端上行共享信道的矢量幅度误差测量方法和装置，其方法如下截取接收信号的一部分与本地参考符号进行相关，根据相关峰的位置确定接收信号的起始位置，提取出一个时隙的信号；利用循环前缀求频率误差；并对信号做去除频率误差处理；去除每个符号的循环前缀；进行FFT变换，并取出已分配的物理资源块中的复值符号块；将提取出的复值符号块进行粗均衡，将粗均衡后的信号经过IDFT变换，画出星座图，由星座图映射的方法得到参考信号；由得到的参考信号和复值符号块求得的均衡系数对复值符号块进行细均衡，得到测量信号；再根据测量信号和参考信号计算误差矢量幅度。本发明实现过程简单、计算速度快、耗时短。
文档编号H04W24/08GK101925103SQ20101026141
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者张家平, 王波, 王海, 田永波, 钱甜甜 申请人:湖北众友科技实业股份有限公司