专利名称：基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字调制质量参数的计量以及矢量信号分析仪的校准。特别涉及基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法及系统。
背景技术：
矢量调制信号是现代数字无线通信系统信息传输的主要载体，在无线通信产品的研发和生产过程中，必须使用矢量信号分析仪(Vector Signal Analyzer, VSA)和矢量信号发生器(Vector Signal Generator,VSG)分别对发射机和接收机部分进行测量和测试。要保证相关产品研发和生产中得到准确、可靠的测量、测试结果，所使用仪器的测量准确度必须得到充分的保证。计量的任务之一就是把实际使用仪器的测量量值通过不间断的溯源链溯源到国家基、标准装置所复现的量值上，由此验证实际使用仪器的测量准确度，或确定测量误差。对于现代数字无线通信系统中的矢量调制信号，矢量调制质量参数是需要精确测量的主要参数之一，主要包括幅度误差(Magnitude Error, MagErr)、相位误差(Phase Error, PhaseErr)禾口误差矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)等。在实际通信系统中，由于非理想发射机以及非理想传输信道的存在，在接收端的数字调制信号往往存在一定的损伤，但只要调制误差在一定的指标范围之内，接收系统就能完成正常接收。因此在各种移动通信标准中，都会对调制信号的调制质量给出限值规定，例如，第三代合作伙伴项目3GPP技术标准中对通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS) EVM 值的规定是不超过 17. 5 %。因此，在对 VSA 测量 EVM量值进行校准时，不但要保证在误差零值附近的准确度，还需保证在0 17. 5%范围内的测量准确度。然而，目前在校准VSA时，仅能对其在误差零值附近的测量准确度进行校准，对非零调制误差处的测量准确度无法进行校准，原因在于缺乏一种能够稳定、准确地调节和设置调制误差的VSG，或是说缺乏一种能够使VSG输出具有稳定、准确的调制误差的数字调制信号的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法及系统，用于解决由于不能稳定、准确地设置和调节调制误差，不能准确对矢量信号分析仪VSA进行完整校准的问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的—种基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法，该方法包括根据选定的调制方式和预设的目标调制误差参数配置基带星座图；将所述基带星座图设置到VSG中；为VSG和VSA设置一致的调制解调参数，将VSG生成的数字调制信号输入到VSA 中；
法为
通过VSA测量得到矢量调制误差的测量值。
进一步地，根据选定的调制方式和预设的目标调制误差参数配置基带^
L座图的方
L座点位置，
选择调制方式，预设目标调制误差参数值； 根据选定的调制方式，确定参考星座点的相对位置； 根据参考星座点的相对位置和预设的目标调制误差参数值确定实际」 得到满足预设目标调制误差参数值的基带星座图。 基于本发明实施例，当所述目标调制误差参数为均方根幅度误差MagEn s时，针对每个参考星座点配置两个实际星座点，所述实际星座点在所述参考星座点与坐标原点的连线上，且分布在所述参考星座点两侧，所述实际星座点和所述参考星座点在每个象限的个数与所选择的调制方式对应；所述两个实际星座点在第一象限中的相对坐标(b，b)、(c， c)通过如下算式获得 b =
-4 + λ/16-42-{l-MagErrJj1I-MagErr^msJc = 1其它三个象限的实际星座点通过第一象限的实际星座点对称映射得出。基于本发明实施例，当所述目标调制误差参数为均方根相位误差WiaseEnms时，
针对每个参考星座点配置两个实际星座点，所述实际星座点在以坐标原点为圆心，以所述
参考星座点到坐标原点距离为半径的圆弧上，且分布在所述参考星座点两侧，所述实际星
座点和所述参考星座点在每个象限的个数与所选择的调制方式对应；所述两个实际星座点
在第一象限中的相对坐标(b，c)、(c，b)通过如下算式获得
r n , f π π * PhaseErr 0021 办二垓---—
U 180 ,c = 1其它三个象限的实际星座点通过第一象限的实际星座点对称映射得出。基于本发明实施例，当所述目标调制误差参数为均方根误差矢量幅度EVMniis时，针对每个参考星座点配置四个实际星座点，其中两个实际星座点在所述参考星座点与坐标原点的连线上，另两个实际星座点在以坐标原点为圆心，以所述参考星座点到坐标原点距离为半径的圆弧上，且所述实际星座点分布在所述参考星座点两侧，所述实际星座点和所述参考星座点在每个象限的个数与所选择的调制方式对应；所述四个实际星座点在第一象限中的相对坐标(b，b)、(c，c)、(b，c)、(c，b)通过如下算式获得 b =
-4 + -^16-4
2
2-(2-EVMi
2-(2-EVMtc = 1其它三个象限的实际星座点通过第一象限的实际星座点对称映射得出。基于本发明实施例，本发明还提供一种基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量系统，该系统包括
配置模块，用于为矢量信号发生器配置基带星座图，以及为矢量信号发生器VSG 和矢量信号分析仪VSA设置调制和解调参数；矢量信号发生器VSG，用于依据所述配置模块配置的基带星座图及设置的调制参数生成带有预设目标调制误差参数的数字调制信号；矢量信号分析仪VSA，用于接收VSG输出的带有预设目标调制误差参数的数字调制信号，依据所述配置模块设置的解调参数对接收到的数字调制信号进行解调，测量矢量调制误差。进一步地，所述配置模块包括星座图配置模块，用于根据预设的调制方式和预设的目标调制误差参数，配置基带星座图，并将所述基带星座图设置到矢量信号发生器VSG中；调制解调参数配置模块，用于为矢量信号发生器VSG和矢量信号分析仪VSA设置一致的调制参数和解调参数。本发明在对VSA进行校准时，首先根据调制方式和目标调制误差参数配置基带星座图，然后将基带星座图设置到VSG中，为VSA和VSG设置一致的调制和解调参数，最后在 VSA中测量调制误差，依据测量获得调制误差与预设的调制误差的差值对VSA进行校准。本发明基于基带星座图产生的标准信号是真实的矢量调制信号，而且基于基带星座图能够稳定、准确地设置和调节VSG发出的数字调制信号的调制误差，因此提高了 VSA的校准完整性和准确度。本发明的方法适用于所有数字调制方式，如MPSK，MQAM等，适用范围广泛。
图1为本发明实施例提供的基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量系统功能模块组成结构图；图2为矢量调制误差参数的定义示意图；图3为本发明实施例提供的基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法的流程图；图4为本发明实施例中计量目标为均方根幅度误差时一个参考星座点附近的两个实际星座点的设置示意图；图5为本发明实施例中计量目标为均方根相位误差时一个参考星座点附近的两个实际星座点的设置示意图；图6为本发明实施例中计量目标为均方根误差矢量幅度时一个参考星座点附近的四个实际星座点的设置示意图；图7为本发明实施例提供的QPSK调制方式下计量目标为均方根幅度误差时的基带星座示意图；图8为本发明实施例提供的QPSK调制方式下计量目标为均方根相位误差时的基带星座示意图；图9为本发明实施例提供的QPSK调制方式下计量目标为均方根误差矢量幅度时的基带星座示意图；图10为本发明实施例提供的基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量装置中的配置模块的界面示意图11为本发明实施例提供的QPSK调制方式下，计量目标分别为均方根幅度误差、 均方根相位误差、均方根误差矢量幅度三种情况下导入VSG的基带星座图的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。图1为本发明提供的基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量系统功能模块组成结构示意图，该系统包括配置模块110、矢量信号发生器VSG和矢量信号分析仪VSA， 其中配置模块110，用于为矢量信号发生器配置基带星座图，以及为矢量信号发生器 VSG和矢量信号分析仪VSA设置调制和解调参数；所述配置模块110进一步包括星座图配置模块111，用于根据预设的调制方式和预设的目标调制误差参数，配置基带星座图，并将所述基带星座图设置到矢量信号发生器VSG中；调制解调参数设置模块112，用于为矢量信号发生器VSG和矢量信号分析仪VSA设置一致的调制参数和解调参数，所述调制参数和解调参数包括调制方式、载波频率、信号电平、码率、滤波器类型、滤波器系数等；矢量信号发生器VSG，用于依据所述配置模块110配置的基带星座图及调制参数生成带有预设目标调制误差参数的数字调制信号；矢量信号分析仪VSA，用于接收VSG输出的带有预设目标调制误差参数的数字调制信号，依据所述配置模块110配置的解调参数对接收到的数字调制信号进行解调，测量矢量调制误差。本发明依据从矢量信号分析仪VSA读出的矢量调制误差及预设的目标调制误差之间的差值对VSA进行准确的校准。图3为本发明提供的基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法流程图， 该方法能够根据不同的数字调制方式产生带有预设目标调制误差的数字调制信号，实现对数字调制误差进行稳定、准确地调节和设置。该方法具体包括步骤301 根据预设的调制方式和预设的目标调制误差参数，配置基带星座图；最重要的调制误差参数包括幅度误差MagErr、相位误差WmseErr和误差矢量幅度EVM，各参数的定义如图2所述，如果对所有符号的调制误差进行均方根统计，可以得出均方根幅度误差MagErrniis、均方根相位误差WiaseErrnns和均方根误差矢量幅度EVMms ；以下针对不同的调制误差参数，举例说明配置基带星座图的方法(1)当目标调制误差参数为均方根幅度误差MagEnms时，配置所述基带星座图的方法为步骤A3011、选择调制方式，预设目标均方根幅度误差MagErrniis ；步骤A3012、根据选定的调制方式，确定参考星座点的相对位置；步骤A3013、根据参考星座点的相对位置和预设的目标均方根幅度误差MagEnms 确定实际星座点位置，得到满足预设目标均方根幅度误差MagEnms的基带星座图；如图4所示，实心点是参考星座点，将两个实际星座点配置在参考星座点与原点的连线(如图中点线)上，且分布在参考星座点两侧，如图空心点所示。其中参考星座点 (实心点)的绝对坐标位置不是人为设定的，是VSA在解调过程中根据两个实际星座点(空心点)的功率平均值和所选的解调方式自动设定的，由此，知道两个实际星座点(空心点) 和参考星座点(实心点)的相对位置即决定了均方根幅度误差MagErrniis ；相反地，如果预设了目标均方根幅度误差MagEn s，就可以根据参考星座点的相对位置确定出两个实际星座点(空心点)的相对位置，而参考星座点的绝对位置由实际星座点的平均功率决定。同样，如果对于所选择的调制方式，第一象限中有多个参考星座点，同样按以上方法，在每个参考星座点与原点的连线上，参考星座点的两侧分别配置一个实际星座点，其相对位置由预设的均方根幅度误差MagEn s计算确定。最后，将第一象限的实际星座点对称地映射到第二、三、四象限中，即可以得出满足预设目标均方根幅度误差的基带星座图。(2)当目标调制误差参数为均方根相位误差WiaseEnms时，配置所述基带星座图的方法为步骤B3011、选择调制方式，预设目标均方根相位误差WiaseErrniis ；步骤B3012、根据选定的调制方式，确定参考星座点的相对位置；步骤B3013、根据参考星座点的相对位置和预设的目标均方根相位误差 PhaseErrrms确定实际星座点位置，得出满足预设目标均方根相位误差WiaseEn^的基带星座图；如图5所示，实心点是参考星座点，将两个实际星座点配置在以原点为圆心，以参考星座点(实心点)到原点距离为半径的圆弧上，在参考星座点(实心点)两侧，且夹角 Z AOB和夹角广AOC相等，如图空心点所示。其中参考星座点(实心点)的绝对坐标位置不是人为设定的，是VSA在解调过程中根据两个实际星座点(空心点)的功率平均值和所选的解调方式设定的，由此，知道两个实际星座点(空心点)和参考星座点(实心点)的相对位置即决定了均方根相位误差WiaSeEn s。相反地，如果预设了目标均方根相位误差 WiaseEnms，就可以根据参考星座点的相对位置确定出两个实际星座点(空心点)的相对位置。同样，如果对于所选择的调制方式，第一象限中有多个参考星座点，同样按以上方法，在以原点为圆心，以每个参考星座点与原点距离为半径的圆弧上，参考星座点的两侧分别配置一个实际星座点，其相对位置由预设的目标均方根相位误差WiaseErrniis计算确定。 最后，将第一象限的实际星座点对称地映射到第二、三、四象限中，即可以得出满足预设目标均方根相位误差的基带星座图。(3)当目标调制误差参数为均方根误差矢量幅度EVMms时，配置所述基带星座图的方法为步骤C3011、选择调制方式，预设目标均方根误差矢量幅度EVMniis ；步骤C3012、根据选定的调制方式，确定参考星座点的相对位置；步骤C3013、根据参考星座点的相对位置和预设的目标均方根误差矢量幅度EVMms 确定实际星座点位置，得出满足预设目标均方根误差矢量幅度EVMms的基带星座图。如图6所示，实心点是参考星座点，在其周围配置四个实际星座点(空心点)。其中点C和点D是在参考星座点(实心点)与原点的连线上，点B和点E是在以原点为圆心， 以参考星座点(实心点)到原点距离为半径的圆弧上。这四个实际星座点(空心点)和参考星座点(实心点)的相对位置即决定了均方根误差矢量幅度EVMnns。相反地，如果预设了目标均方根误差矢量幅度EVMniis,就可以根据参考星座点的相对位置确定出四个实际星座点(空心点)的相对位置。同样，如果对于所选择的调制方式，第一象限中有多个参考星座点，用类似的方法，在每个参考星座点周围配置四个实际星座点，其相对位置由预设的目标均方根误差矢量幅度EVMnns计算确定。最后，将第一象限的实际星座点对称地映射到第二、 三、四象限中，即可以得出满足预设目标均方根误差矢量幅度的基带星座图。步骤302 通过直接设置的方式或者程序导入的方式将配置的基带星座图设置到 VSG ；通常，VSG带有用户自定义IQ map的功能，使用该功能可以对数字调制时的基带星座图进行用户自定义的设置。另一种更快捷的方式是使用命令行格式，通过程序导入配置的基带星座图。步骤303 设置VSG的调制参数，生成数字调制信号，从VSG输出端输出；步骤304 为VSA设置与VSG —致的解调参数，将VSG生成的数字调制信号输入到 VSA的输入端，VSA的解调方式与VSG的调制方式对应； 步骤305 通过VSA测量得到矢量调制误差MagErrni^PhaseErrnns或EVMniis的测量值；以下实施例为本发明针对现代无线通信系统中最常用的数字调制方式QPSK(正交相移键控)应用本发明提供的基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法进行数字调制质量参数计量的实施例，具体步骤如下步骤一根据预设的目标调制误差参数，设置基带星座图；1.如果目标调制误差参数为均方根幅度误差MagErrniis，则参照图4，配置第一象限的实际星座点相对坐标为(b，b)、(c，c)，其中坐标值通过如下算式获得
权利要求
1.一种基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法，其特征在于，该方法包括根据选定的调制方式和预设的目标调制误差参数配置基带星座图； 将所述基带星座图设置到VSG中；为VSG和VSA设置一致的调制解调参数，将VSG生成的数字调制信号输入到VSA中； 通过VSA测量得到矢量调制误差的测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据选定的调制方式和预设的目标调制误差参数配置基带星座图的方法为选择调制方式，预设目标调制误差参数值； 根据选定的调制方式，确定参考星座点的相对位置；根据参考星座点的相对位置和预设的目标调制误差参数值确定实际星座点位置，得到满足预设目标调制误差参数值的基带星座图。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述目标调制误差参数为均方根幅度误差MagErrniis时，针对每个参考星座点配置两个实际星座点，所述实际星座点在所述参考星座点与坐标原点的连线上，且分布在所述参考星座点两侧，所述实际星座点和所述参考星座点在每个象限的个数与所选择的调制方式对应。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述两个实际星座点在第一象限中的相对坐标(b，b)、(c，c)通过如下算式获得-4 + ^16-42-(2-MagErr^sJ222-(2-MagEr^mxJc = 1其它三个象限的实际星座点通过第一象限的实际星座点对称映射得出。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述目标调制误差参数为均方根相位误差WiaseErrniis时，针对每个参考星座点配置两个实际星座点，所述实际星座点在以坐标原点为圆心，以所述参考星座点到坐标原点距离为半径的圆弧上，且分布在所述参考星座点两侧，所述实际星座点和所述参考星座点在每个象限的个数与所选择的调制方式对应。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述两个实际星座点在第一象限中的相对坐标(b，c)、(c，b)通过如下算式获得π* PhaseErrrms^_ U 180 ,c = 1其它三个象限的实际星座点通过第一象限的实际星座点对称映射得出。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述目标调制误差参数为均方根误差矢量幅度EVMniis时，针对每个参考星座点配置四个实际星座点，其中两个实际星座点在所述参考星座点与坐标原点的连线上，另两个实际星座点在以坐标原点为圆心，以所述参考星座点到坐标原点距离为半径的圆弧上，且所述实际星座点分布在所述参考星座点两侧，所述实际星座点和所述参考星座点在每个象限的个数与所选择的调制方式对应。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述四个实际星座点在第一象限中的相对坐标(b，b)、(C，C)、(b，C)、(C，b)通过如下算式获得
9.一种基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量系统，其特征在于，该系统包括配置模块，用于为矢量信号发生器配置基带星座图，以及为矢量信号发生器VSG和矢量信号分析仪VSA设置调制和解调参数；矢量信号发生器VSG，用于依据所述配置模块配置的基带星座图及设置的调制参数生成带有预设目标调制误差参数的数字调制信号；矢量信号分析仪VSA，用于接收VSG输出的带有预设目标调制误差参数的数字调制信号，依据所述配置模块设置的解调参数对接收到的数字调制信号进行解调，测量矢量调制误差。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述配置模块包括星座图配置模块，用于根据预设的调制方式和预设的目标调制误差参数，配置基带星座图，并将所述基带星座图设置到矢量信号发生器VSG中；调制解调参数配置模块，用于为矢量信号发生器VSG和矢量信号分析仪VSA设置一致的调制参数和解调参数。
全文摘要
本发明公开了一种基于基带星座图设置的数字调制质量参数计量方法及系统，用于解决由于不能稳定、准确地设置和调节调制误差，不能准确对矢量信号分析仪VSA进行完整校准的问题。本发明在对VSA进行校准时，首先根据调制方式和目标调制误差参数配置基带星座图，然后将基带星座图设置到VSG中，为VSA和VSG设置一致的调制和解调参数，最后在VSA中测量调制误差，依据测量获得调制误差与预设的调制误差的差值对VSA进行校准。本发明基于基带星座图产生的标准信号是真实的矢量调制信号，而且基于基带星座图能够稳定、准确地设置和调节VSG发出的数字调制信号的调制误差，因此提高了VSA校准的完整性和准确度。
文档编号H04B17/00GK102195727SQ20111013501
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者侯立新, 刘科, 卞昕, 周鑫, 方宏, 蒋志清, 赵海宁 申请人:中国计量科学研究院