专利名称：数字信号误差矢量幅度测试方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种数字信号误差矢量幅度测试方法、装置和系统。
背景技术：
误差矢量幅度(Error Vector Magnitude ；简称EVM)是指测试波形与理想调制波形之间的矢量差，采用平均误差矢量信号功率和平均参考信号功率之比的均方根来表
7J\ ο图1为现有无线终端基带下行结构的示意图，如图1所示，天线接收高频无线通讯信号后，进过射频(Radio Frequency;简称RF)下变频至零中频模拟信号，模拟基带 (Analog Baseband ；简称ABB)对零中频模拟信号进行模数(Analog Digital ；简称AD)转换，数字基带(Digital Baseband ；简称DBB)对零中频数字信号进行信号处理。EVM可以衡量终端基带下行通路信号质量，是RF、ABB的重要性能指标。其中，在ABB之前的为模拟域的EVM，ABB之后的为数字域的EVM。模拟信号为差分信号，物理接口统一，协议遵循宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access ；简称:WCDMA)、全球移动通讯(Global System of Mobile communication ；简称GSM)等通讯协议，目前很多仪器支持模拟域的 EVM检测。数字信号接口繁多，例如脉宽调制(Pulses Duration Modulator ；简称PDM) 编码的数字信号、交织后的数字信号等，并且数字信号接口时序没有统一的标准，因此，目前没有通用的数字域的EVM检测仪器。现有技术中可以采用逻辑分析仪采集数据信号，在复制到计算机(PC)中，由软件计算EVM，具体实现方式为在现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array ；简称FPGA)的验证阶段，将DBB集成在FPGA芯片中，将DBB的输入数字信号引至FPGA的外部管脚，采用逻辑分析仪采集数据，然后复制到PC上由软件计算EVM。这种方法仅限于在 FPGA平台上测试数字域的EVM，最终的芯片平台不可能为采集数据预留如此之多的测试管脚，应用领域窄。并且，由于使用逻辑分析仪采集数据后，需要复制到PC中计算EVM，测试与计算分离，得到一组EVM数据花费的时间长，浪费人力，且无法实时观测EVM值。图2为现有另一种测试数字域的EVM的示意图，如图2所示，终端基带芯片的软硬件分为高级精简指令集机器(Advanced RISC machines ；简称ARM)处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor ；简称:DSP)和基带处理器(Baseband Processor ；简称 BBP)，其中，ARM处理器属于协议层，DSP属于物理层，DSP与ARM处理器完成EVM的软件计算，BBP完成EVM的硬件计算。但是，由于终端基带芯片的DSP本身具有繁重的物理层信号处理任务，没有足够的运算资源和时间留给EVM计算，软件计算的运算速度慢。
发明内容
本发明实施例提供一种数字信号误差矢量幅度测试方法、装置和系统，用以解决现有技术中EVM测试与计算分离的缺陷，实现将EVM测试与计算结合，提高获取EVM的效率。本发明实施例提供一种数字信号误差矢量幅度测试方法，包括对降采样后的数字信号进行滤波，得到待测数字信号；获取所述待测数字信号对应的标准调制信号；根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，根据每个符号的误差矢量幅度偏差和所述标准调制信号确定误差矢量幅度。本发明实施例提供一种数字信号误差矢量幅度测试装置，包括测试滤波器，用于对降采样后的数字信号进行滤波，得到待测数字信号；参考滤波器，用于获取所述待测数字信号对应的标准调制信号；误差矢量幅度确定模块，用于根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，根据每个符号的误差矢量幅度偏差和所述标准调制信号确定误差矢量幅度。本发明实施例提供一种数字信号误差矢量幅度测试系统，包括信号发生器、模拟基带、误差矢量幅度测试装置和显示装置；所述信号发生器，用于产生模拟信号；所述模拟基带，与所述信号发生器连接，用于将所述模拟信号转换为数字信号；所述误差矢量幅度测试装置与所述模拟基带连接，所述误差矢量幅度测试装置采用本发明实施例任一所述的数字信号误差矢量幅度测试装置；所述显示装置与所述误差矢量幅度测试装置连接，用于显示所述误差矢量幅度测试装置确定的待测数字信号的误差矢量幅度。本发明实施例的数字信号误差矢量幅度测试方法、装置和系统，对降采样后的数字信号进行滤波，得到待测数字信号后，获取待测数字信号对应的标准调制信号，然后，根据标准调制信号和待测数字信号确可以定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，然后根据每个符号的误差矢量幅度偏差和标准调制信号可以确定误差矢量幅度(EVM)，由于将EVM测试与计算结合完成，提高获取EVM的效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有无线终端基带下行结构的示意图；图2为现有另一种测试数字域的EVM的示意图；图3a为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法的示意图；图北为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法的一种示例的示意图；图3c为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法的原理示意图；图3d为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法采用的RRC滤波器的定点比特设定的示意图；图3e为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法中采样点优化的眼图；图3f为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法中标准信号的生成的示意图；图4为本发明实施例二提供的数字信号误差矢量幅度测试装置的示意图；图5为本发明实施例三提供的数字信号误差矢量幅度测试装置的示意图；图6为本发明实施例四提供的数字信号误差矢量幅度测试系统的示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图3a为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法的示意图，如图 3a所示，数字信号误差矢量幅度测试方法可以包括以下步骤步骤101、对降采样后的数字信号进行滤波，得到待测数字信号；在步骤101之前，可以包括对接收到的模拟基带发送的数字信号进行降采样，得到的降采样后的数字信号。步骤102、获取所述待测数字信号对应的标准调制信号；其中，步骤102具体可以包括对所述相位校正后的数字信号进行解调；根据解调得到的数字信号，生成所述待测数字信号对应的标准信号；对所述理想信号发生器生成的标准信号进行滤波，得到所述标准调制信号。步骤103、根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，根据每个符号的误差矢量幅度偏差和所述标准调制信号确定误差矢量幅度。进一步地，根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差具体可以包括
对所述待测数字信号进行上采样，得到所述待测数字信号每个符号的最佳采样占.
y \\\ 根据每个符号的最佳采样点，确定IQ直流偏置参数；根据所述IQ直流偏置参数和最佳采样点进行初始相位校正，得到相位校正后的数字信号；根据IQ直流偏置参数，得到所述待测数字信号的随机相位与增益参数；消除所述待测数字信号的IQ直流偏置参数和随机相位与增益参数，得到所述误
差矢量幅度偏差。此外，不仅可以除所述待测数字信号的IQ直流偏置参数和随机相位与增益参数， 也可以获取并消除所述待测数字信号的频偏参数，然后再得到所述误差矢量幅度偏差。图北为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法的一种示例的示
6意图，如图北所示，假设信号发生器采用Agilent公司的E4438C，E4438C发出的连续的调制波为模拟信号，模拟基带(ABB)中的(ADC)可以从该调制波中采样出一组符号(即数字信号)，然后由FPGA等处理器计算EVM，将计算结果输入值PC端，由PC端读取、配置。为了计算平均值的方便，本发明实施例可以优选为取2的整数次幂个符号。由于E4438和ADC 采样时钟不同步，测试的符号序列不取太长，例如每次取512个符号，待本次EVM计算完相关参数之后，再开始取下一组的512个符号。假设EVM测试采用QPSK调制，采样时钟为 15. 36MHz，上采样率为15. 36M/3. 84M = 4采样/符号，每次计算512个符号，且在头和尾都加上20个符号用以抵消时延和滤波器造成的头和尾的数据不确定。图3c为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法的原理示意图， 如图3c所示对ADC发来的数字信号进行滤波和降采样(Filter and Downsample)后，通过测试滤波器(Measurement Filter)例如RRC进行滤波得到待测数字信号M(k)，然后进行采样点优化(Sample point optimization)，经过 IQ直流偏置检测(IQ offset detection) 得到C0，经过频偏检测(Frequency error and Droop detection)得到W，经过消除随机相位与增益(Remove random initial phase and gain)得到 Cl，将信号解调(Symbol demod)后由理想信号发生器(Ideal Signal Generator)生成理想信号、再经过参考滤波器 (Reference Filter)例如RRC滤波得到标准调制信号R(k)，然后根据IQ直流偏置CO、频偏W、随机相位与增益Cl、标准调制信号R(k)，得到EVM结果。其中，待测数字信号M(k)可以用如下公式(1)表示M (k) = [^+C1 (R (k) +E (k)) ] · Wk (1)其中，W= ，α为幅度偏移，ω为频率偏移；Ctl为IQ直流偏差参数，S卩I路和Q路的DC-offset K1为随机相位与增益参数，是由于发端调制引入的随机相位和增益。 E(k)为每个符号的EVM偏差。其中，数字信号的EVM为剔除掉W、C0, C1影响的结果，可以参见如下公式O)-⑷
所示
E(k) =
M(k)*W-k -C0
Q
-m
(2)
EVM{rms)=
ZI^Wl2
k=\
Λ 1\
| _Ι2
I k=\
(3)
EVM(k)=
E(k)
(4) 其中，N等于512*上采样率。E(k)为每个符号的EVM偏差，EVM(rms)为平均EVM， EVM(rms)为相对EVM ；除了 EVM(rms)还可以报告EVM峰值，参见如下公式(5) EVM (peak) = max (EVM (k))
(5)
在上述的示例中，可以每512个符号(symbol)计算一次，并上报到处理器，由处理器统计最大值和平均值，平均值的帧数可以由处理器的软件进行配置。其中，测试滤波器和参考滤波器可以采用根升余弦(Root Raised Cosine ；简称 RRC)滤波器，图3d为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法采用的RRC 滤波器的定点比特设定的示意图，如图3d所示，RRC滤波器是64阶有限冲激响应(Finite Impulse Response ；简称FIR)滤波器，其系数是12比特的有符号数，具体的系数可以为 [ffe 000 003 004 001 ffd ffcffe 002 005 003 ffd ff9 ffb 003 00c OOd 002 ffl fe5 fee 008 028 033 019 fdf fa4f9a fe3 07e 140 Iel 21t Iel 140 07e fe3 f9a fa4 fdf 019 033 028 008 fee fe5 ffl002 OOd 00c 003 ffb ff9 ffd 003 005 002 ffe ffc ffd 001 004 003 000 ffe]。RRC滤波器的输出取与输入可以采用相同的精度。具体地，采样点优化(Sample point optimization)的一个示例如下假设对收到的512*4+40*4 = 2208个数据点(每个符号包括四个数据点)，进行采样点优化处理。每个符号采样4个点，精度太差，需要先上采样，然后找出眼图上张的最开的点。上采样包括两次第一次上采12倍，第二次再上采12倍，每个符号有4*12*12 = 576 个采样点。上采样可以采用插入“0”值的方法，即将原来一个数据扩展成为1个“1”和11 个“0”，然后通过一个滤波器(例如12阶FIR，系数可以设为[lb8a 27ee 346d 3fd4 48f8 4eel 51b24eel 48f8 3fd4 346d 27ee lb8a])。同样的过程(两次上采样过程和一次滤波过程)重复两次，得到总的上采样率是4*12*12 = 576倍。去掉头上的144*10个数据和尾上的144*10个数据。第一级的上采样采用扩位到16位。图!Be为本发明实施例一提供的数字信号误差矢量幅度测试方法中采样点优化的眼图，如图3e所示，在眼图上寻找最佳采样点的过程如下第一步、将上采样之后的采样点分为576组，第一组包括M (1)，M (577)，
M(1153)......；第二组包括 MO)，M(578)，M(1154)......；依此类推，用序列 Mi (i = 1，
2，...... 576)表示。第二步、取序列{real (Μ (k)，imag (Μ (k))}的最大值，再取最小值，将从最大值到最小值之间的数值空间等分为1 个等分的数值空间，用数组bin(l:128)表示， bin (1:128)的初始值为0。第三步、对序列{real (Ml)，imag (Ml)}做统计分步。具体做法为首先，取出序列{real (Ml)，imag (Ml)}中的第一个值，real (Ml (1))，判断其值落入哪个数值空间。如果落入第i个数值空间，则bins (i) = bins(i)+l ；然后，遍历序列{real(Ml), imag (Ml)}中的每一个值real (Ml (2))， real (Ml (3)),......imag (Ml (1))，imag (Ml (2)),......，则 _bin_max (1) = max (bin)第四步、对M2-M576重复执行第三步，其中，对每个序列开始计算前需要将bin数组清零，并且在每个序列Mi计算结束之后将结果存入binjnax (i) = max (bin)。第五步、比较binjnax (1)，binjnax (2)，......binjnax (i)，找出其中最大的一个，
其所对应的i为在一个符号内的最佳采样点，将分组Mk记为Mbest。得到每个符号的最佳采样点后，可以根据每个符号的最佳采样点对IQ直流偏置参数CO进行粗略确定，参见公式(6)-(7)
权利要求
1.一种数字信号误差矢量幅度测试方法，其特征在于，包括 对降采样后的数字信号进行滤波，得到待测数字信号；获取所述待测数字信号对应的标准调制信号；根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，根据每个符号的误差矢量幅度偏差和所述标准调制信号确定误差矢量幅度。
2.根据权利要求1所述的数字信号误差矢量幅度测试方法，其特征在于，所述对降采样后的数字信号进行滤波之前，包括对接收到的模拟基带发送的数字信号进行降采样，得到的降采样后的数字信号。
3.根据权利要求1或2所述的数字信号误差矢量幅度测试方法，所述根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，包括对所述待测数字信号进行上采样，得到所述待测数字信号每个符号的最佳采样点； 根据每个符号的最佳采样点，确定IQ直流偏置参数；根据所述IQ直流偏置参数和最佳采样点进行初始相位校正，得到相位校正后的数字信号；根据IQ直流偏置参数，得到所述待测数字信号的随机相位与增益参数； 消除所述待测数字信号的IQ直流偏置参数和随机相位与增益参数，得到所述误差矢量幅度偏差。
4.根据权利要求3所述的数字信号误差矢量幅度测试方法，所述获取所述待测数字信号对应的标准调制信号，包括对所述相位校正后的数字信号进行解调；根据解调得到的数字信号，生成所述待测数字信号对应的标准信号； 对所述理想信号发生器生成的标准信号进行滤波，得到所述标准调制信号。
5.根据权利要求3所述的数字信号误差矢量幅度测试方法，其特征在于，还包括 获取并消除所述待测数字信号的频偏参数。
6.一种数字信号误差矢量幅度测试装置，其特征在于，包括测试滤波器，用于对降采样后的数字信号进行滤波，得到待测数字信号； 参考滤波器，用于获取所述待测数字信号对应的标准调制信号； 误差矢量幅度确定模块，用于根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，根据每个符号的误差矢量幅度偏差和所述标准调制信号确定误差矢量幅度。
7.根据权利要求6所述的数字信号误差矢量幅度测试装置，其特征在于，还包括至少一个降采样模块，与所述测试滤波器连接，用于对接收到的模拟基带发送的数字信号进行降采样，将得到的降采样后的数字信号发送至所述测试滤波器。
8.根据权利要求6或7所述的数字信号误差矢量幅度测试装置，其特征在于，还包括 采样点优化模块，与所述测试滤波器连接，用于对所述待测数字信号进行上采样，得到所述待测数字信号每个符号的最佳采样点；IQ直流偏置模块，与所述采用点优化模块连接，用于根据每个符号的最佳采样点，确定 IQ直流偏置参数；根据所述IQ直流偏置参数和最佳采样点进行初始相位校正，得到相位校正后的数字信号；随机相位与增益消除模块，与所述IQ直流偏置模块连接，用于根据IQ直流偏置参数，得到所述待测数字信号的随机相位与增益参数；消除所述待测数字信号的IQ直流偏置参数和随机相位与增益参数，得到所述误差矢量幅度偏差。
9.根据权利要求8所述的数字信号误差矢量幅度测试装置，其特征在于，还包括 解调模块，与所述IQ直流偏置模块连接，用于对所述相位校正后的数字信号进行解调；理想信号发生器，与所述解调模块和参考滤波器分别连接，用于根据所述解调模块解调得到的数字信号，生成所述待测数字信号对应的标准信号；所述参考滤波器具体用于对所述理想信号发生器生成的标准信号进行滤波，得到所述标准调制信号。
10.根据权利要求8所述的数字信号误差矢量幅度测试装置，其特征在于，还包括频偏检测模块，与所述IQ直流偏置模块和随机相位与增益消除模块分别连接，所述用于获取所述待测数字信号的频偏参数，并将所述频偏参数发送至所述随机相位与增益消除模块；所述随机相位与增益消除模块，还用于消除所述待测数字信号的频偏参数。
11.一种数字信号误差矢量幅度测试系统，其特征在于，包括 信号发生器、模拟基带、误差矢量幅度测试装置和显示装置； 所述信号发生器，用于产生模拟信号；所述模拟基带，与所述信号发生器连接，用于将所述模拟信号转换为数字信号； 所述误差矢量幅度测试装置与所述模拟基带连接，所述误差矢量幅度测试装置采用如权利要求6-10任一所述的数字信号误差矢量幅度测试装置；所述显示装置与所述误差矢量幅度测试装置连接，用于显示所述误差矢量幅度测试装置确定的待测数字信号的误差矢量幅度。
12.根据权利要求11所述的数字信号误差矢量幅度测试系统，其特征在于所述模拟基带包括至少一路模数转换器，所述模数转换器用于将信号发生器发出的模拟信号转换成数字信号后，发送至所述误差矢量幅度测试装置。
全文摘要
本发明公开了一种数字信号误差矢量幅度测试方法、装置和系统，其中该数字信号误差矢量幅度测试方法包括对降采样后的数字信号进行滤波，得到待测数字信号；获取所述待测数字信号对应的标准调制信号；根据所述标准调制信号和所述待测数字信号确定待测数字信号每个符号的误差矢量幅度偏差，根据每个符号的误差矢量幅度偏差和所述标准调制信号确定误差矢量幅度。本发明实施例由于将误差矢量幅度测试与计算结合完成，可以提高获取误差矢量幅度的效率。
文档编号H04B17/00GK102377499SQ20111035966
公开日2012年3月14日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者王波, 邹定锴 申请人:深圳市海思半导体有限公司