一种宽带矢量调制信号误差矢量幅度的修正装置与方法与流程

本发明涉及通信领域。更具体地，涉及一种用于宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的装置与方法。

背景技术

通信技术的飞速发展对信号的传输速率、带宽与传输容量提出了新的挑战，宽带矢量调制信号因具有抗噪声能力强、带宽效率高等特点，受到越来越多的重视。误差矢量幅度为实际信号矢量与参考信号矢量比较得出的一组误差，其中参考信号矢量就是实际信号矢量对应的标准星座图上的星座点所代表的理想信号矢量。误差矢量幅度是评价宽带矢量调制信号质量和通信系统性能最常用的评价参数。目前，宽带矢量调制信号通常使用将中频信号上变频到射频的方式获得，这样直接得到的宽带矢量调制信号质量很差，对应的误差矢量幅度很大，无法满足宽带矢量调制信号日益广泛的应用需求。

因此，需要提供一种用于宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的装置与方法，为宽带数字通信、矢量信号分析仪与矢量信号产生器校准等领域提供高质量的宽带矢量调制信号。

技术实现要素：

本发明提供一种用宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的装置与方法，降低了宽带矢量调制信号的误差矢量幅度，为宽带数字通信、矢量信号分析仪与矢量信号产生器校准等领域提供高质量的宽带矢量调制信号。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明一方面提供一种宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的装置，该装置包括：计算机、任意波形发生器、上变频器、实时示波器和参考时钟；

所述计算机用于仿真生成理想中频调制信号的波形文件和控制实时示波器采集宽带矢量调制信号，并用以对所述宽带矢量调制信号进行预失真修正；

所述任意波形发生器用于将所述理想中频调制信号的波形文件转化为中频调制信号；并输出方波信号为实时示波器提供触发信号；

所述上变频器用于将所述中频调制信号上变频为射频的宽带矢量调制信号；

所述实时示波器用于采集所述宽带矢量调制信号并进行测量；

所述参考时钟用于为所述任意波形发生器、上变频器和实时示波器提供参考信号。

优选地，该装置还包括：第一功分器和第二功分器；

所述第一功分器将参考时钟输出的参考信号分为两路，分别输入到第二功分器和任意波形发生器；

所述第二功分器将第一功分器输入的参考信号分为两路，分别输入到上变频器及实时示波器。

优选地，所述参考信号为10mhz参考信号。

优选地，所述参考时钟为铷钟。

优选地，所述理想中频调制信号为误差矢量幅度小于0.1％的中频调制信号。

本发明另一个方面还提供一种上述装置进行宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的方法，包括以下步骤：

计算机仿真生成理想中频调制信号的波形文件并将其上传到任意波形发生器中；

任意波形发生器将所述理想中频调制信号的波形文件转化为中频调制信号，并传输至上变频器进行上变频，输出射频的宽带矢量调制信号；

实时示波器在计算机的控制下对所述宽带矢量调制信号进行采集测量；

计算机将测得的宽带矢量调制信号数字下变频到中频，并对其进行傅里叶变换，得到测得信号中频频谱ym(ω)；

将上传到任意波形发生器的理想中频信号进行傅里叶变换，得到理想信号的中频频谱xi(ω)；

对系统线性及微弱非线性失真的估计hd(ω)＝ym(ω)/yi(ω)；

对估计出的失真进行预失真修正，调整上传到任意波形发生器的信号；调整后上传信号的频谱x1(ω)＝yi(ω)/hd(ω)；

对x1(ω)进行逆傅里叶变换，得到调整后的上传信号，并上传至任意波形发生器；

任意波形发生器将调整后的上传信号转化为中频调制信号，重复以上步骤，完成一次修正。

优选地，重复进行多次修正，直至宽带矢量调制信号的误差矢量幅度在一定时间段内浮动范围保持在一定阈值内；此时，得到所需的高质量宽带矢量调制信号。

优选地，在所述任意波形发生器、上变频器和实时示波器工作时，参考时钟为其提供10mhz参考信号。

优选地，所述任意波形发生器将所述理想中频调制信号的波形文件转化为中频调制信号的同时，输出方形波为实时示波器提供触发信号。

本发明的有益效果如下：

本方法的用于宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的装置与方法降低了宽带矢量调制信号的误差矢量幅度，为宽带数字通信、矢量信号分析仪与矢量信号产生器校准等领域提供高质量的宽带矢量调制信号。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明优选实施例的用于宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的装置的示意图。

图2示出本发明中所用理想中频调制信号的星座图。

图3示出直接测得的宽带矢量调制信号的星座图。

图4示出本发明优选实施例经过5次预失真修正步骤后，测得的宽带矢量调制信号的星座图。

附图标记说明：1-计算机，2-任意波形发生器，3-上变频器，4-实时示波器，5-参考时钟，6-功分器a，7-功分器b。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本优选实施例提供一种用于宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正装置，包括：计算机1、任意波形发生器2、上变频器3、实时示波器4、参考时钟5、功分器a6(第一功分器)、功分器b7(第二功分器)。

其中，计算机1，用于仿真生成理想中频调制信号的波性文件，并上传到任意波形发生器2，以及用于控制实时示波器4采集宽带矢量调制信号波形，并进行宽带矢量调制信号预失真修正。本优选实施例中具体使用1gbaud符号速率、2ghz实时带宽、4ghz载波频率的64qam信号。

理想信号星座图见图2，其误差矢量幅度为0.06％；理想星座图是通过计算机仿真所得，并不是实际可实现的，在任意波形发生器将理想波形转化为实际输出信号、以及上变频器将中频信号上变频到射频的过程中，信号质量会急剧恶化，如图3所示。

任意波形发生器2，用于将计算机1上传的理想中频调制信号的波形文件转化为实际中频调制信号，并输入至上变频器3的中频输入端，以及输出marker信号为实时示波器4提供触发信号；

上变频器3，用于将任意波形发生器2输出的中频信号上变频为射频的宽带矢量调制信号，并输入到实时示波器4的通道一。在本优选实施例中射频信号符号速率为1gbaud、实时带宽为2ghz、载波频率为40ghz。

实时示波器4，用于对上变频器3输出的射频的宽带矢量调制信号进行采集测量。在本优选实施例中所用的实时示波器4的带宽为63ghz。

参考时钟5，为任意波形发生器2、上变频器3、实时示波器4提供10mhz参考信号。在本优选实施例中参考时钟为小型铷钟，其时基短期稳定度优于10^-11。

功分器a6，用于将参考时钟5输出的参考信号分为两路，分别输入到功分器b7及任意波形发生器2的10mhz参考输入端。

功分器b7，用于将功分器a6输入的参考信号分为两路，分别输入到上变频器3及实时示波器4的10mhz参考输入端。

本发明另一个方面还提供一种上述装置进行宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的方法，包括以下步骤：

计算机仿真生成理想中频调制信号的波形文件并将其上传到任意波形发生器中；

任意波形发生器将所述理想中频调制信号的波形文件转化为中频调制信号，并传输至上变频器进行上变频，输出射频的宽带矢量调制信号；

实时示波器在计算机的控制下对所述宽带矢量调制信号进行采集测量；

计算机将测得的宽带矢量调制信号数字下变频到中频，并对其进行傅里叶变换，得到测得信号中频频谱ym(ω)；

将上传到任意波形发生器的理想中频信号进行傅里叶变换，得到理想信号的中频频谱xi(ω)；

对系统线性及微弱非线性失真的估计hd(ω)＝ym(ω)/yi(ω)；

对估计出的失真进行预失真修正，调整上传到任意波形发生器的信号；调整后上传信号的频谱x1(ω)＝yi(ω)/hd(ω)；

对x1(ω)进行逆傅里叶变换，得到调整后的上传信号，并上传至任意波形发生器；

任意波形发生器将调整后的上传信号转化为中频调制信号，重复以上步骤，完成一次修正。

为了获得低误差矢量幅度的宽带调制信号，这样的预失真修正可能需要进行多次。优选地，重复进行多次修正，直至宽带矢量调制信号的误差矢量幅度在一定时间段内浮动范围保持在一定阈值内；即误差矢量幅度不再有明显改善时停止修正；此时，得到所需的高质量宽带矢量调制信号。

具体的，本优选实施例的装置用于宽带矢量调制信号误差矢量幅度修正的方法，具体步骤为：

a)计算机1仿真生成理想中频调制信号的波形文件，上传到任意波形发生器2中。

b)任意波形发生器2的信号输出端输出中频调制信号，至上变频器3的中频输入端。

c)任意波形发生器2的marker输出端输出方波信号至实时示波器4通道二，为通道一波形的测量提供触发信号。

d)上变频器3将中频输入信号上变频至射频频段，输入到实时示波器4通道一。

e)参考时钟5提供高精度的10mhz参考信号，输入到功分器a6中。

f)功分器a6将10mhz参考信号分为两路，一路输入到任意波形发生器210mhz参考输入端，为其提供参考信号，另一路输入到功分器b7中。

g)功分器b7将接收的参考信号分为两路，分别输入到上变频器3与实时示波器4的10mhz参考输入端，提供参考信号。

h)计算机1控制实时示波器4对通道一中波形进行采集，所得的宽带矢量调制信号星座图如图3所示，可以看到，其信号质量非常差，误差矢量幅度为13.6％。

i)使用计算机1将测得的宽带矢量调制信号数字下变频到中频。

j)将下变频得到的信号进行傅里叶变换，得到测得信号中频频谱ym(ω)。

k)将上传到任意波形发生器2的理想中频信号进行傅里叶变换，得到理想信号的中频频谱xi(ω)。

l)对系统线性及微弱非线性失真的估计hd(ω)＝ym(ω)/yi(ω)。

m)对估计出的失真进行预失真修正，预失真的目的是使任意波形发生器2输出信号尽量接近理想中频信号。因此需要调整上传到任意波形发生器2的信号；

n)调整后上传信号的频谱x1(ω)＝yi(ω)/hd(ω)。

o)对x1(ω)进行逆傅里叶变换，得到调整后的上传信号，并上传至任意波形发生器2。

p)步骤b)至步骤o)为一次完整的预失真修正步骤，为获得低误差矢量幅度的宽带调制信号，这样的预失真修正可能需要进行多次。

q)重复步骤b)至步骤o)五次，此时实时示波器测得宽带矢量调制信号星座图如图4所示，其误差矢量幅度为2.9％。使用本发明体统的宽带矢量调制信号误差幅度修正方法，最终获得了高质量的1gbaud符号速率、2ghz实时带宽、40ghz载波频率的64qam宽带矢量调制信号。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。