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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR DIGITAL DEMODULATION ERROR PARAMETER MEASUREMENT BASED ON CONTINUOUS WAVE COMBINATION APPROACH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/054160
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention provides a method and system for digital demodulation error parameter measurement based on continuous wave combination approach. The method includes: generating a continuous wave signal whose carrier frequency is the sum or difference of a first frequency and a second frequency, wherein the first frequency is greater than the second frequency; and taking the generated continuous wave signal as an equivalent digital modulation signal, and inputting it to the input end of a vector signal analyzer (VSA), wherein the carrier frequency of the VSA is set as the first frequency, the demodulation mode of the VSA is set as multiple phase shift keying (MPSK), and the symbol rate of the VSA is set as M multiples of the second frequency. M is a positive integer. The error parameter generated by the method of the present invention, used for calibration of the equivalent digital modulation signal of the VSA, can be set and calculated accurately. Therefore, the present invention can simultaneously solve the problems of digital demodulation error parameter value tracing and error setting.

Inventors:
ZHANG RUI (CN)
ZHOU FENG (CN)
WANG NAN (CN)
GUO LONGQING (CN)
LU MINNIU (CN)
LU BINGSONG (CN)
LI YAOHUA (CN)
RAN ZHIQIANG (CN)
CHU WENHUA (CN)
ZHANG XIAOYU (CN)
SUN JINGLU (CN)
ZHANG YUANYUAN (CN)
MOU DAN (CN)
FENG SHUO (CN)
ZHAO XIAOXIN (CN)
WU DI (CN)
Application Number:
PCT/CN2009/075137
Publication Date:
May 12, 2011
Filing Date:
November 25, 2009
Export Citation:
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Assignee:
TELECOMM METROLOGY CT OF MINISTRY OF INDUSTRY AND INFORMATION TECHNOLOGY (CN)
ZHANG RUI (CN)
ZHOU FENG (CN)
WANG NAN (CN)
GUO LONGQING (CN)
LU MINNIU (CN)
LU BINGSONG (CN)
LI YAOHUA (CN)
RAN ZHIQIANG (CN)
CHU WENHUA (CN)
ZHANG XIAOYU (CN)
SUN JINGLU (CN)
ZHANG YUANYUAN (CN)
MOU DAN (CN)
FENG SHUO (CN)
ZHAO XIAOXIN (CN)
WU DI (CN)
International Classes:
H04L27/00
Domestic Patent References:
WO2007021469A22007-02-22
Foreign References:
EP1367402A12003-12-03
CN101534162A2009-09-16
Other References:
"GENERAL ADMINISTRATION OF QUALITY SUPERVISION INSPECTION AND QUARANTINE OF THE PEOPLE'S REPUBLIC OF CHINA Calibration Specification for Digital Signal Generator", NATIONAL METROLOGY TECHNICAL SPECIFICATION OF THE PEOPLE'S REPUBLIC OF CHINA, 28 February 2007 (2007-02-28)
Attorney, Agent or Firm:
DEQI INTELLECTUAL PROPERTY LAW CORPORATION (CN)
北京德琦知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种数字解调误差参量计量方法, 其特征在于, 包括: 生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的连续波信号,其 中第一频率大于第二频率;

将所生成的连续波信号作为等效数字调制信号输入到矢量信号 分析仪 VSA的输入端, 其中, VSA的载波频率设置为第一频率, 解 调模式设置为 M进制相移键控 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 M倍, 其中, M为正整数。

2、 一种数字解调频率误差参量计量方法, 其特征在于, 包括: 生成载波频率为第一频率与第二频率的和或差与误差频率之和 的连续波信号, 其中第一频率大于第二频率, 误差频率小于第二频率 的二分之一;

将所生成的连续波信号通过功分器分为曱路连续波信号和乙路 连续波信号;

将曱路连续波信号作为等效数字调制信号输入到矢量信号分析 仪 VSA的输入端, 获得曱路连续波信号等效 M进制相移键控 MPSK 信号的频率误差的测量值, 其中, VSA的载波频率设置为第一频率, 解调模式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 M倍, 其中, M 为正整数;

将乙路连续波信号输入到频率计, 得到频率计测量得到的频率 值, 并根据频率计测量得到的频率值计算频率误差的实际值; 以及根 据频率误差的实际值对以及 VSA 测量得到的频率误差的测量值对 VSA进行校准。

3、 根据权利要求 2所述的方法, 其特征在于, 所述根据频率计 测量得到的频率值计算频率误差的实际值包括:将所述频率计测量得 到的频率值减去第一频率与第二频率的和或差,将得到的差值作为所 述频率误差的实际值。

4、 一种数字解调误差参量计量方法, 其特征在于, 包括: 生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差的第一连续波信 号, 其中第一频率大于第二频率;

生成载波频率为第一频率与第三频率之和或差的第二连续波信 号, 其中第一频率大于第三频率;

将第一连续波信号和第二连续波信号合并为一路合成信号作为 等效数字调制信号输入到 VSA的输入端, 其中, VSA的载波频率设 置为第一频率, 解调模式设置为 M进制相移键控 MPSK, 符号速率 设置为第二频率的 Λ /倍, 其中, 为正整数。

5、 根据权利要求 4所述的方法, 其特征在于, 所述的合并为将 第一连续波信号和第二连续波信号相加。

6、 根据权利要求 4所述的方法, 其特征在于, 进一步包括: 在将第一连续波信号和第二连续波信号合并为一路合成信号后, 计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量;

VSA 在接收到所述合成信号后, 测量得到所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量, 并根据计算得到的所述合成信号等效 MPSK 信号的误差参量以及测量得到的误差参量对 VSA进行校准。

7、 根据权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述误差参量包 括: 误差矢量幅度均方根值 EvmRms;

所述计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据 如下公式计算所述合成信号等效 MPSK信号的 EvmRms: EvmRms 2 - 2 '

l + ISR

其中, ISR为输入 VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信 号功率的比值。

8、 根据权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述误差参量包 括: 幅度误差的均方根值 MagErrRms;

所述计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据 如下公式计算所述合成信号等效 MPSK信号的 MagErrRms: j l + ISR + 2 fISR cos θάθ

MagErrRms 2 (1 + ISR) - 2 /lSR + l-^- 其中, ISR为输入 VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信 号功率的比值。

9、 根据权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述误差参量包 括: 幅度误差峰值 MagErrPeak;

所述计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据 如下公式计算所述合成信号等效 MPSK信号的 MagErrPeak:

MagErrPeak = 1 -

yllSR + 1

其中, ISR为输入 VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信 号功率的比值。

10、 根据权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述误差参量包 括: 误差矢量幅度峰值 EvmPeak;

所述计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据 如下公式计算所述合成信号等效 MPSK信号的 EvmPeak: EvmPeak=l

其中, ISR为输入 VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信 号功率的比值。

11、 根据权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述误差参量包 括: 相位误差均方根值 PhaseErrRms;

所述计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据 如下公式计算所述合成信号等效 MPSK信号的 PhaseErrRms: arcsm- άθ

l + fJSR cos 0

PhaseErrRms=

π

其中, ISR为输入 VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信 号功率的比值。

12、 根据权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述误差参量包 括: 相位误差峰值 PhaseErrPeak;

所述计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据 如下公式计算所述合成信号等效 MPSK信号的 PhaseErrPeak:

PhaseErrPeak= arc sin

其中, ISR为输入 VSA的第二连续波信号功率与第一连续波信 号功率的比值。

13、 根据权利要求 5至 12任一项所述的方法, 其特征在于, 所 述 小于 -8dB;

若在 VSA中一次解调分析用于统计结果的符号数为 Nx M , Νβά 为整数, 其中, Α为第三频率与第二频率的比值。

14、 一种数字解调误差参量计量系统, 其特征在于, 包括: 连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一频率与第二频率之 和或差的连续波信号, 其中第一频率大于第二频率;

矢量信号分析仪 VSA, 用于接收连续波信号发生器所生成的连 续波信号, 测量所接收连续波信号等效 M进制相移键控 MPSK信号 的误差参量, 其中, VSA 的载波频率设置为第一频率, 解调模式设 置为 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 Λ 倍, 其中, Λ 为正整数。

15、 一种数字解调频率误差参量计量系统, 其特征在于, 包括: 连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一频率与第二频率的 和或差与误差频率之和的连续波信号, 其中第一频率大于第二频率, 误差频率小于第二频率的二分之一;

功分器,用于将连续波信号发生器生成的连续波信号分为曱路连 续波信号和乙路连续波信号;

矢量信号分析仪 VSA, 用于接收曱路连续波信号, 测量所接收 曱路连续波信号等效 M进制相移键控 MPSK信号的频率误差, 得到 频率误差的测量值, 其中, VSA 的载波频率设置为第一频率, 解调 模式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 M倍, 其中, M 正整数;

频率计, 用于接收乙路连续波信号, 测量得到的第二连续波信号 的频率值。

16、 根据权利要求 15所述的系统, 其特征在于, 进一步包括: 原子钟, 用于为所述连续波信号发生器和频率计提供稳定的时钟信 号。

17、 一种数字解调误差参量计量系统, 其特征在于, 包括: 第一连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一频率与第二频 率之和或差的第一连续波信号, 其中第一频率大于第二频率;

第二连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一频率与第三频 率之和或差的第二连续波信号, 其中第一频率大于第三频率; 合路器,用于合成第一连续波信号发生器生成的第一连续波信号 和第二连续波信号发生器生成的第二连续波信号得到合成信号;

矢量信号分析仪 VSA, 用于接收合路器输出的合成信号, 测量 所接收合成信号等效 M进制相移键控 MPSK信号的误差参量,其中, VSA的载波频率设置为第一频率,解调模式设置为 MPSK,符号速率 设置为第二频率的 M倍, 其中, M为正整数。

18、 根据权利要求 17所述的系统, 其特征在于, 进一步包括: 第一隔离器, 连接在第一连续波信号发生器和合路器之间, 用于 隔离第二连续波信号和第一连续波信号发生器;

第二隔离器, 连接在第二连续波信号发生器和合路器之间, 用于 隔离第一连续波信号和第二连续波信号发生器。

19、 根据权利要求 17所述的系统, 其特征在于, 进一步包括: 衰减器, 连接在第二连续波信号发生器和合路器之间, 用于调整 第二连续波信号输出到 VSA的功率。

20、 根据权利要求 18所述的系统, 其特征在于, 进一步包括: 衰减器, 连接在第二隔离器和合路器之间, 用于调整第二连续波 信号输出到 VSA的功率。

Description:
基于连续波组合法的数字解调误差参量计量方 法及系统 技术领域

本发明涉及数字解调误差参量的计量, 特别涉及基于连续波组合法 的数字解调误差参量计量方法及系统。 发明背景

目前, 数字调制信号是信息传输的主要载体, 已成为信息社会的 重要基石。 其中, 误差矢量幅度均方根值(以下简称 EvmRms ) 、 误 差矢量幅度峰值 (以下简称 EvmPeak ) 、 幅度误差均方根值(以下简 称 MagErrRms)、 幅度误差峰值(以下简称 MagErrPeak ) 、 相位误差 均方根值(以下简称 PhaseErrRms)、 相位误差峰值(以下简称 PhaseErrPeak)以及频率误差 (以下简称 FrequencyErr )是衡量数字调 制信号误差的重要误差参量。 和所有的物理量一样, 这些误差参量也 必须经过可信的、 可溯源的计量, 才能保证量值准确和统一, 才能保 证信息系统的正常运转。 然而, 在目前的数字调制误差参量计量中仍 存在如下问题:

1、 闭环互测, 难于溯源。 这主要是指: 根据目前国内外的数字 调制误差参量计量方法 (例如 JJF 1128-2004矢量信号分析仪校准规 范或 JJF 1 174-2007 数字信号发生器校准规范规定的数字调制误差 参量计量方法), 一方面, 数字信号发生器是用矢量信号分析仪(以 下简称 VSA ) 来校准的, 即数字信号发生器所生成数字调制信号的 各个误差参量并不是已知的, 而是由 VSA测量并分析得出的; 另一 方面, 对 VSA的校准则基于数字信号发生器作为标准器。 上述计量 过程明显是一个闭环互测的过程,而且是一个 不可溯源的闭环互测的 过程, 是计量体系中"空中楼阁"。 也就是说, 目前的数字调制误差参 量计量得到的误差参量是不可溯源的,这难于 保证计量过程的准确度 和可信度。

2、 用于校准 VSA的数字调制信号缺乏误差参量的设置。 在实际 应用系统中,由于多种因素的干扰,数字调制 信号往往是存在误差的, 且误差不会是固定的值。 因此, 为了保证 VSA能够准确计量数字调 制信号的各个误差参量, 作为校准 VSA标准器的数字调制信号的误 差参量在一定范围内应当是可以设置的。 然而, 当前校准方法却是不 对误差参量进行设置的,这是脱离数字调制误 差参量的实际应用要求 的。 发明内容

为了解决上述问题,本发明的实施例提供了数 字解调误差参量计 量方法及系统,可以生成误差参量可溯源的等 效数字调制信号作为校 准 VSA的标准信号, 以彻底解决数字解调误差参量计量过程的准确 度和可信度问题。

本发明实施例提供的数字解调误差参量计量方 法, 包括: 生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差 的连续波信号,其 中第一频率大于第二频率;

将所生成的连续波信号作为等效数字调制信号 输入到 VSA的输 入端, 其中, VSA 的载波频率设置为第一频率, 解调模式设置为 M 进制相移键控 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 M倍, 其中, M 为正整数。

本发明实施例提供的一种数字解调频率误差参 量计量方法, 包 括: 生成载波频率为第一频率与第二频率的和或差 与误差频率之和 的连续波信号, 其中第一频率大于第二频率, 误差频率小于第二频率 的二分之一;

将所生成的连续波信号通过功分器分为曱路连 续波信号和乙路 连续波信号;

将曱路连续波信号作为等效数字调制信号输入 到矢量信号分析 仪 VSA的输入端, 获得曱路连续波信号等效 MPSK信号的频率误差 的测量值, 其中, VSA 的载波频率设置为第一频率, 解调模式设置 为 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 Λ 倍, 其中, Λ 为正整数; 将乙路连续波信号输入到频率计, 得到频率计测量得到的频率 值, 并根据频率计测量得到的频率值计算频率误差 的实际值; 以及根 据频率误差的实际值对以及 VSA 测量得到的频率误差的测量值对 VSA进行校准。

上述频率误差的实际值为频率计测量得到的频 率值减去第一频 率与第二频率的和或差后得到的差值。

本发明实施例提供的另一种基于连续波组合法 的数字解调误差 参量计量方法, 包括:

生成载波频率为第一频率与第二频率之和或差 的第一连续波信 号, 其中第一频率大于第二频率;

生成载波频率为第一频率与第三频率之和或差 的第二连续波信 号, 其中第一频率大于第三频率;

将第一连续波信号和第二连续波信号合并为一 路合成信号作为 等效数字调制信号输入到 VSA的输入端, 其中, VSA的载波频率设 置为第一频率, 解调模式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 M倍, 其中, M为正整数。 上述的合并为将第一连续波信号和第二连续波 信号相加。

上述方法进一步包括:在将第一连续波信号和 第二连续波信号合 并为一路合成信号后, 计算所述合成信号等效 MPSK信号的误差参 量; VSA 在接收到所述合成信号后, 测量得到所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量, 并根据计算得到的所述合成信号等效 MPSK 信号的误差参量以及测量得到的误差参量对 VSA进行校准。

上述误差参量包括: 误差矢量幅度均方根值 EvmRms; 所述计算 所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据如下公式计算 所述合成信号等效 MPSK信号的 EvmRms: EvmRms 2 - 2.

l + ISR 上述误差参量包括: 幅度误差均方根值 MagErrRms; 所述计 所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据如下公式计 所述合成信号等效 MPSK信号的 Ma ErrRms:

MagErrRms

上述误差参量包括: 幅度误差峰值 MagErrPeak; 所述计算所述 合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据如下公式计算所述 合成信号等效 MPSK信号的 MagErrPeak: MagErrPeak ο

上述误差参量包括: 误差矢量幅度峰值 EvmPeak; 所述计算所述 合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据如下公式计算所述 合成信号等效 MPSK信号的 EvmPeak: EvmPeak=l - 。

上述误差参量包括: 相位误差均方根值 PhaseErrRms; 所述计算 所述合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据如下公式计算 所 述 合 成 信 号 等 效 MPSK 信 号 的 PhaseErrRms :

上述误差参量包括: 相位误差峰值 PhaseErrPeak; 所述计算所述 合成信号等效 MPSK信号的误差参量包括: 根据如下公式计算所述 合 成 信 号 等 效 MPSK 信 号 的 PhaseErrPeak : PhaseErrPeak= arcsin V75 ; R , 其中, ISR 为第二连续波信号功率与第 一连续波信号功率的比值。

上述公式中, ISR为输入 VSA的第二连续波信号功率与第一连 续波信号功率的比值。

特别地, 上述 小于 -8dB; 且若在 VSA中一次解调分析用于 统计结果的符号数为 Nx M , Wy¾为整数, 其中, A为第三频率与第 二频率的比值。

本发明的实施例提供了一种数字解调误差参量 计量系统, 包括: 连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一 频率与第二频率之 和或差的连续波信号, 其中第一频率大于第二频率;

矢量信号分析仪 VSA, 用于接收连续波信号发生器所生成的连 续波信号, 测量所接收连续波信号等效 MPSK信号的误差参量, 在 连续波失真很小的情况下, 可以认为这种等效 MPSK信号的数字调 制误差参量为零。 其中, VSA 的载波频率设置为第一频率, 解调模 式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 Λ 倍, 其中, Λ 为正 整数。

本发明的实施例提供了一种数字解调频率误差 参量计量系统,包 括: 连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一 频率与第二频率的 和或差与误差频率之和的连续波信号, 其中第一频率大于第二频率; 较佳地, 误差频率小于第二频率的二分之一。

功分器,用于将连续波信号发生器生成的连续 波信号分为曱路连 续波信号和乙路连续波信号;

矢量信号分析仪 VSA, 用于接收曱路连续波信号, 测量所接收 曱路连续波信号等效 进制相移键控 MPSK信号的频率误差, 得到 频率误差的测量值, 其中, VSA 的载波频率设置为第一频率, 解调 模式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二频率的 M倍, 其中, M 正整数;

频率计, 用于接收乙路连续波信号, 测量得到的乙路连续波信号 的频率值。

上述系统进一步包括: 原子钟, 用于为所述连续波信号发生器和 频率计提供稳定的时钟信号, 其中, 所述原子钟为铷原子钟。

本发明的实施例提供了另一种基于连续波组合 法的数字解调误 差参量计量系统, 包括:

第一连续波信号发生器,用于生成载波频率为 第一频率与第二频 率之和或差的第一连续波信号, 其中第一频率大于第二频率;

第二连续波信号发生器,用于生成载波频率为 第一频率与第三频 率之和或差的第二连续波信号, 其中第一频率大于第三频率; 推荐值 是第二频率大于第三频率。

合路器,用于合成第一连续波信号发生器生成 的第一连续波信号 和第二连续波信号发生器生成的第二连续波信 号得到合成信号;

矢量信号分析仪 VSA, 用于接收合路器输出的合成信号, 测量 所接收合成信号等效 MPSK信号的误差参量, 其中, VSA的载波频 率设置为第一频率, 解调模式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二频 率的 M倍, 其中, M为正整数。

上述数字解调误差参量计量系统进一步包括: 第一隔离器, 连接 在第一连续波信号发生器和合路器之间,用于 隔离第一连续波信号发 生器和第二连续波信号; 第二隔离器, 连接在第二连续波信号发生器 和合路器之间, 用于隔离第一连续波信号发生器和第二连续波 信号。

上述数字解调误差参量计量系统进一步包括: 衰减器, 连接在第 二连续波信号发生器和合路器之间或连接在第 二隔离器和合路器之 间, 用于调整第二连续波信号输出到 VSA的功率。

有鉴于此, 本发明提供了等效的存在误差的数字调制信号 , 且该 数字调制信号的 6 个误差参量 EvmRms、 EvmPeak, MagErrRms ,

MagErrPeak、 PhaseErrRms以及 PhaseErrPeak是可以精确设定、 计算 的。由于该数字调制信号的误差参量最终可以 溯源两路连续波信号的 功率比值, 从而能够使用这种信号对矢量解调误差参量进 行准确校 准。 因此, 本发明可以同时解决计量溯源和误差设置两个 问题。 附图简要说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性 实施例 ,使本领域 的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特 征和优点, 附图中: 图 1 为本发明实施例提供的一种数字解调误差参量 计量方法的 流程图;

图 2 为本发明另一个实施例提供的数字解调误差参 量计量方法 的流程图;

图 3 为本发明又一个实施例提供的数字解调误差参 量计量方法 的流程图; 图 4为本发明实施例提供的数字解调误差计量系 结构示意图; 图 5 为本发明另一个实施例提供的数字解调误差计 量系统结构 示意图;

图 6 为本发明又一个实施例提供的数字解调误差计 量系统结构 示意图;

图 7显示了不同 ISR下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 EvmRms的计算值和测量值;

图 8显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 EvmPeak的计算值和测量值;

图 9显示了不同 ISR下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 MagErrRms的计算值和测量值;

图 10显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 MagErrPeak的计算值和测量值;

图 1 1显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 PhaseErrRms的计算值和测量值;

图 12显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 PhaseErrPeak的计算值和测量值;

图 13显示了 ISR=-10dB时, 不同 A情况下 VSA输出的 4PSK ( QPSK ) 解调矢量图。 实施本发明的方式

为了解决现有数字信号发生器所生成的数字调 制信号的误差参 量不可溯源的问题,本发明的实施例提供了一 种数字解调误差参量计 量校准方法, 如图 1所示, 该方法主要包括:

步骤 1 11:生成载波频率为第一频率 与第二频率 / έ 之和 + / έ 或 差^ -Λ的连续波信号 c c (t) , 其中第一频率^大于第二频率 Λ ; 需要 说明的是, 在本步骤中第一频率 和第二频率 Λ均为正值。

通过上述步骤 1 1生成的连续波信号可以通过如下公式( 1 )表达:

C c (t) = C0S [2 ( 士 ( 1 )

其中, 为任意相位值。

步骤 1 12: 将所生成的连续波信号作为等效数字调制信号 输入到

VSA的输入端, 其中, VSA的载波频率设置为第一频率 Λ , 解调模 式设置为 Μ进制相移键控(MPSK ) , 符号速率设置为第二频率 Λ的 Μ倍 Mf b , 其中, M为正整数。

另外, 为了实现数字调制信号频率误差的测量, 本发明的实施例 还给出了一种数字解调频率误差参量计量方法 ,可以实现数字调制信 号频率误差 FrequencyErr的测量, 如图 2所示, 该方法主要包括: 步骤 121 : 生成载波频率为第一频率 与第二频率 Λ的和或差与 误差频率/^之和的连续波信号, 其中第一频率 Λ大于第二频率 Λ ,且

^小于/的二分之一。

需要说明的是,在本步骤中,第一频率 和第二频率 Λ均为正值。 步骤 122: 将所生成的连续波信号通过功分器分为曱路连 续波信 号和乙路连续波信号。

步骤 123 : 将曱路连续波信号输入到矢量信号分析仪 VSA的输 入端 ,获得曱路连续波信号等效 MPSK信号的频率误差的测量值 f ED , 其中, VSA的载波频率设置为第一频率, 解调模式设置为 MPSK, 符 号速率设置为第二频率的 Λ 倍, 其中, Λ 为正整数。

步骤 124: 将乙路连续波信号输入到频率计, 得到频率计测量得 到的频率值/: , 并根据频率计测量得到的频率值计算频率误差 的实际 值 。 在本步骤中, 频率误差的实际值 f ER 可以通过公式 f ER = f c -(f d 士 Λ) 计算得到。

步骤 125: 根据频率误差的实际值对以及 VSA测量得到的频率 误差的测量值对 VSA进行校准。

从上述方法可以看出, 曱路连续波信号等效 MPSK信号的频率 误差与误差频率 / £S 有关, 可以通过误差频率 / £S 进行设置。

上述步骤 111和 121生成的连续波信号在 VSA经过解调以后等 效为 MPSK信号, 且能够遍历 MPSK信号上的所有符号点。 以步骤 111生成的连续波信号为例证明如下:

在使用频率为第一频率 Λ的连续波对 C c {ή进行正交解调 ,并进行 低通滤波后可以得到表达式为 (0 = exp [j{2 f b t + )]的矢量信号。本领 域的技术人员可以理解, 在 IQ正交坐标系上代表一个以角速度 旋转的矢量圓, 如果以 的速率对该矢量圓进行抽样, 则形成 的星座点就是矢量圓内割正 Μ边形的 Μ个顶点。如果 VSA内置 MPSK 解调模式, 则通过载波相位同步和码元同步, 可以将这 M个抽样星 座点同步到设计星座点。 由此可以看出, 频率为 ±Λ的单载波信号 可以等效为载波频率为 , 符号速率^ 波特(Baud )的 MPSK信号, 且其符号序列沿 MPSK设计星座点依次取值, 而不是随机取值。 由 于上述等效 MPSK信号本质上是连续波信号, 且如果连续波信号是 低失真的, 则这种等效 MPSK信号的调制误差可以认为接近零。 因 此, 使用这种等效的 MPSK信号可以对 VSA实现可溯源校准, 通常 使用二进制相移键控 (2PSK ) 、 四进制相移键控 (4PSK ) 和八进制 相移键控(8PSK )等模式。 然而, 除频率误差之外, 上述等效 MPSK 信号的误差参量是固定的, 不能进行设置。

更进一步, 为了实现等效 MPSK信号其他误差参量的设置, 本 发明的实施例还提供了一种数字解调误差参量 计量方法,该方法又称 为基于连续波组合法的数字解调误差参量计量 方法, 如图 3所示, 该 方法主要包括:

步骤 21: 生成载波频率为第一频率 与第二频率 Λ之和 + / έ 或 差 -Λ的第一连续波信号 c cl W, 其中第一频率 大于第二频率 / έ

已知通过上述步骤 21 生成的第一连续波信号 C cl (t)可以通过上 述公式 ( 1 )表达。

步骤 22: 生成载波频率为第一频率 与第三频率 ΔΛ之和 +ΔΛ 或差 -ΔΛ的第二连续波信号 C C2 (t) , 其中第一频率 大于第三频率

△Λ。

通过上述步骤 22 生成的第二连续波信号 C C2 (t)可以通过如下公 式 (3 )表达:

2( = ( 2 (Λ ±ΔΛ)"%] ( 3 ) 步骤 23:将第一连续波信号 C C1 (t)和第二连续波信号 C C2 (t)合并为 一路合成信号作为等效数字调制信号输入到 VSA的输入端, 其中, VSA的载波频率设置为第一频率^,解调模式设置 MPSK,符号速 率设置为第二频率/的 M倍^ , 其中, M为正整数。

需要说明的是, 本步骤所述的合并是指将第一连续波信号 C cl (t) 和第二连续波信号 C C2 (t)相加, 在实际应用中可以使用合路器 ( Combiner ) 将两路连续波信号进行合并。

假设上述第一连续波信号 C C1 (t)和第二连续波信号 C C2 (t)的干扰 频偏比 , 优选地, A为小于 1 的正数, 则通过合并上述第

一连续波信号 c cl (t)和第二连续波信号 C C2 (ή得到的合成信号经过正 交解调后的矢量表达式如下面公式(4)所示, 其中, ¾?为第二连续 波信号功率与第一连续波信号功率的比值。

V{t) = exp(72^t + φ χ ) + lSR^ V (j2 M b t + φ 2 ) (4) 若在 VSA中一次解调分析用于统计结果的符号数为 NxM, 则在 本实施例中, 要求 VSA的抽样时间是上述公式(4)两个分量周期的 整数倍, 即 VSA 的抽样时间是 (j2Kf b t + (Pl 、的周期以及 + )的周期的整数倍, 即^ ¾为整数, 且其值越大越好, 上述合成信号可以等效为一个存在误差的 MPSK 信号, 且该等效 MPSK 信号的 EvmRms、 EvmPeak、 MagErrRms、 MagErrPeak、 PhaseErrRms、 PhaseErrPeak , 是可以精确设定并计算的。

由于第二连续波信号功率与第一连续波信号功 率的比值太大将 会影响 VSA测量的准确度, 因此, 应当保证 小于一定的门限值, 较佳地, 应当保证 /57?<-8(1Β。 同时, VSA 的解调带宽 span推荐设置 为 3Λ。

在上述情况下, 上述合成信号等效 MPSK信号的 EvmRms可以

上述合成信号等效 MPSK信号的 EvmPeak和 MagErrPeak可以通

JISR + 1

上述合成信号等效 MPSK信号的 MagErrRms可以通过如下公式 MagErrRms 2 (1 + ISR ) -

上述合成信号等效 MPSK信号的 PhaseErrRms可以通过如下公

arcsm - l + yflSR cos d ( 8 )

PhaseErrRms=

π

上述合成信号等效 MPSK信号的 PhaseErrPeak可以通过如下公 式 (9 )计算得到:

需要说明的是, 以上公式中 /5?的单位均是线性的, 而不以 dB 为单位, 可以溯源到功率的计量标准。

由此可以看出, 上述合成信号等效 MPSK 信号的误差参量 PhaseErrRms , PhaseErrPeak, MagErrRms , EvmRms , MagErrPeak和 EvmPeak 均是与该合成信号所包含的第二连续波信号功 率与第一连 续波信号功率的比值 /5?有关, 而 /5?可以溯源到高频功率标准, 也 就是说, 通过上述方法产生的合成信号等效 MPSK信号的误差参量 是可以溯源的。 并且, 通过调节 即可实现对所生成合成信号等效

MPSK信号的误差参量 PhaseErrRms , PhaseErrPeak, MagErrRms , EvmRms , MagErrPeak和 EvmPeak的设置。

由此, 在生成上述合成信号后, 可以进一步执行步骤 24: 根据 上述公式 (4 ) 至 (8 ) 计算该合成信号等效 MPSK信号的误差参量, 包括: PhaseErrRms , PhaseErrPeak, MagErrRms , EvmRms , MagErrPeak 和 EvmPeak。 并在 VSA接收到上述合成信号后进一步执行步骤 25: 测量得到该合成信号等效 MPSK信号的误差参量, 并根据计算得到 的该合成信号等效 MPSK信号的误差参量以及测量得到的该合成信 号等效 MPSK信号的误差参量对 VSA进行校准。

由于通过上述方法生成的等效 MPSK信号的误差参量既是可以 溯源又是可以设置的, 因此, 上述 VSA校准过程满足量值溯源要求。

除了上述 VSA的校准方法之外, 本发明的实施例还公开了一种 数字解调误差参量计量系统, 如图 4所示, 该系统主要包括:

连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一 频率 与第二频率 之和 + Λ或差 -Λ的连续波信号 C c (t) ,其中第一频率 大于第二 频率/

VSA, 用于接收连续波信号发生器所生成的连续波信 号, 测量所 接收连续波信号等效 MPSK信号的误差参量, 其中, VSA的载波频 率设置为第一频率^ , 解调模式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二 频率/的 倍^ , 其中, M为正整数。

本发明的实施例还公开了另一种数字解调频率 误差参量计量系 统, 如图 5所示, 该系统主要包括:

连续波信号发生器,用于生成载波频率为第一 频率 与第二频率 Λ的和或差以及误差频率 / S 之和的连续波信号,其中第一频率 大于 第二频率 Λ , 误差频率^小于第二频率 Λ的二分之一;

功分器,用于将连续波信号发生器生成的连续 波信号分为曱路连 续波信号和乙路连续波信号;

VSA, 用于接收曱路连续波信号, 测量所接收曱路连续波信号等 效 MPSK信号的频率误差, 得到频率误差的测量 其中, VSA 的载波频率设置为第一频率, 解调模式设置为 MPSK, 符号速率设置 为第二频率的 M倍, 其中, M为正整数;

频率计, 用于接收乙路连续波信号, 测量得到的乙路连续波信号 的频率值 Λ。

上述数字解调误差参量计量系统, 还应当进一步包括: 原子钟, 用于为所述连续波信号发生器和频率计提供稳 定的时钟信号。 较佳 地, 上述原子钟为铷原子钟。

本发明的实施例还公开了又一种数字解调误差 参量计量系统,如 图 6所示, 该系统主要包括:

第一连续波信号发生器,用于生成载波频率为 第一频率 与第二 频率 Λ之和 + Λ或差 -Λ的第一连续波信号 c cl (ή , 其中第一频率 Λ大于第二频率

第二连续波信号发生器,用于生成载波频率为 第一频率 与第三 频率 ΔΛ之和 + Δ 或差 f d -Af d 的第二连续波信号 c C2 (ή , 其中第一频 率 大于第三频率 ΔΛ ;

合路器,用于合并第一连续波信号发生器生成 的第一连续波信号 c cl (t)和第二连续波信号发生器生成的第二连续波 信号 c C2 (t) , 得到合 成信号;

VSA , 用于接收合路器输出的合成信号, 测量所接收合成信号等 效 MPSK信号的误差参量,其中, VS A的载波频率设置为第一频率 , 解调模式设置为 MPSK, 符号速率设置为第二频率 Λ的 M倍 其 中, M为正整数。

由此, 可以将通过上述公式(4 )至(8 )计算得到的该合成信号 等效 MPSK信号的各个误差参量的值与 VSA测量得到的所接收合成 信号等效 MPSK信号的各个误差参量进行比对, 即实现对 VSA的校 准。

更进一步, 为了防止两个连续波信号发生器之间的馈通, 上述数 字解调误差参量计量系统还可以进一步包括: 连接在第一连续波信号发生器和合路器之间的 第一隔离器

( Isolator ) , 用于隔离第一连续波信号发生器和第二连续波 信号; 连接在第二连续波信号发生器和合路器之间的 第二隔离器 ( Isolator ) , 用于隔离第二连续波信号发生器和第一连续波 信号。

上述数字解调误差参量计量系统还可以进一步 包括:连接在第二 连续波信号发生器和合路器之间或连接在第二 隔离器和合路器之间 的衰减器, 用于调整第二连续波信号输出到 VSA的功率。

下面通过实验数据说明上述对 VSA的校准方法的准确度和可信 度。 在本次实验中, 使用两台安捷伦公司 (Agilent ) 的 E8257D信号 源作为第一连续波信号发生器和第二连续波信 号发生器;使用 Agilent 的 E4440A频语分析仪 +89600矢量分析软件作为 VSA。

下述表 1和表 2分别显示了在第一连续波信号频率 999MHz (第 一频率为 1000MHz, 第二频率为 ΙΜΗζ ) , 第二连续波信号频率为 999.499MHz (第三频率为 0.501ΜΗζ ) , 干扰频偏比为 A=501/1000 时,不同 ISR下上述合成信号等效 MPSK信号的 EvmRms、 EvmPeak, MagErrRms、 MagErrPeak, PhaseErrRms , PhaseErrPeak 误差参量的 计算值和测量误差, 其中, 测量误差为 VSA的测量值与计算值之间 误差与计算值的比值。 VSA的载波频率设置为 1000MHz, 调制模式 设置为 QPSK。 另外, 由于上述误差参量计算值是依据 根据理论 公式计算得到的, 因此, 上述计算值也是该合成信号等效 MPSK信 号各个误差参量的实际值。

( % )

测量误差 (%) 0.294 0.357 0.335 0.289 0.307 0.289

MagErrRms计算

值 (% ) 6.285 7.055 7.918 8.886 9.972 11.188 测量误差 (%) 0.014 0.005 -0.013 -0.036 -0.069 -0.107

MagErrPeak计

算值 (% ) 9.272 10.447 11.774 13.274 14.969 16.886 测量误差 (%) 0.185 0.270 0.324 0.249 0.272 0.274

PhaseErrRms计

算值 ( degree ) 3.625 4.072 4.575 5.141 5.781 6.504 测量误差

( degree ) 0.003 -0.001 -0.006 -0.016 -0.032 -0.050

PhaseErrPeak计

算值 ( degree ) 5.1 13 5.739 6.442 7.232 8.120 9.119 测量误差

( degree ) 0.229 0.242 0.200 0.207 0.213 0.253 表 1

ISR(dB) -15 -14 -13 -12 -11 -10

EvmRms计算

17.58 19.66 21.98 24.55 27.39 30.51 值 (% )

测量误差 (%) 0.006 -0.013 -0.035 -0.037 -0.079 -0.055

EvmPeak计算

19.053 21.500 24.262 27.375 30.877 34.805 值 (% )

测量误差 (%) 0.250 0.237 0.223 0.193 0.192 0.247

MagErrRms计

算值 (% ) 12.553 14.082 15.796 17.715 19.864 22.268 测量误差 (%) -0.181 -0.273 -0.401 -0.555 -0.794 -1.067

MagErrPeak计

算值 (% ) 19.053 21.500 24.262 27.375 30.877 34.805 测量误差 (%) 0.245 0.214 0.194 0.178 0.182 0.212

PhaseErrRms计

算值 ( degree ) 7.322 8.251 9.308 10.517 11.908 13.517 测量误差

( degree ) -0.086 -0.132 -0.194 -0.272 -0.404 -0.558

PhaseErrPeak

计算值 10.243 11.509 12.937 14.548 16.370 18.435 ( degree )

测量误差

( degree ) 0.200 0.270 0.162 0.242 0.160 0.186 表 2

图 7显示了不同 ISR下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 EvmRms 的计算值和测量值。 其中, 三角形标识的曲线 代表 EvmRms的测量值; 正方形标识的曲线代表 EvmRms的测量值。

图 8显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 EvmPeak 的计算值和测量值。 其中, 三角形标识的曲线 代表 EvmPeak的测量值;正方形标识的曲线代表 EvmPeak的测量值。

图 9显示了不同 ISR下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 MagErrRms的计算值和测量值。 其中, 三角形标识的曲 线代表 MagErrRms的测量值; 正方形标识的曲线代表 MagErrRms的 测量值。

图 10显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 MagErrPeak的计算值和测量值。 其中, 三角形标识的曲 线代表 MagErrPeak 的测量值; 正方形标识的曲线代表 MagErrPeak 的测量值。

图 1 1显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 PhaseErrRms的计算值和测量值。 其中, 三角形标识的曲 线代表 PhaseErrRms的测量值; 正方形标识的曲线代表 PhaseErrRms 的测量值。

图 12显示了不同 下两路连续波信号合并后等效 MPSK信号 的误差参量 PhaseErrPeak的计算值和测量值。 其中, 三角形标识的曲 线代表 PhaseErrPeak的测量值; 正方形标识的曲线代表 PhaseErrPeak 的测量值。 图 13显示了 / =- 10(1Β时, 不同 y¾情况下 VSA输出的 4PSK解 调矢量图。 图 13显示的是一种典型的试验现象。

从表 1和表 2中的数据可以看出, 由于测量误差很小, 说明该合 成信号等效 MPSK信号各个误差参量的计算值 (也即实际值) 和测 量值是非常接近的。 另外, 从图 5至图 10中的曲线也可以看出, 该 等效 MPSK信号误差参量的计算值 (也即实际值) 和测量值也是非 常接近的。 由此, 可以说明通过上述方法生成的两路连续波信号 合并 后所生成合成信号的等效 MPSK信号的各个误差参量是可以溯源也 可以根据 ISR设 1的, 因此, 通过上述方法对 VSA进行校准可以得 到较高的准确度和可信度。

有鉴于此,本发明提供了一个使用两路信号连 续波信号的合成信 号得到等效的存在误差的数字调制信号,且该 数字调制信号的 6个误 差参量 EvmRms、 EvmPeak , MagErrRms、 MagErrPeak , PhaseErrRms 和 PhaseErrPeak是可以精确设定、计算的。 由于该合成信号的误差参 量最终可以溯源到两路连续波信号功率的比值 ,从而能够使用这种信 号对矢量解调误差参量进行准确校准。 因此, 本发明可以同时解决计 量溯源和误差设置两个问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并不用以限制本发明, 凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修 改、等同替换、改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。