計量論壇

標題: 關于測量CDMA2000中Rho值和EVM值的問題 [打印本頁]

作者: aux8180 時間: 2009-4-16 12:23
標題: 關于測量CDMA2000中Rho值和EVM值的問題
關于測量CDMA2000中Rho值和EVM值的問題

劉君榮謝少鋒

近幾年，國家非常重視數字通信測量測試儀器的量傳以及校準方法的規范，組織編制了3個相關的規范，分別是JJF1131-2005《TDMA-GSM數字移動通信綜合測試儀校準規范》、JJF1128-2004《矢量信號分析儀校準規范》和JJF1174-2007《數字信號發生器校準規范》。但這些規范對CDMA技術中的特殊參量沒有研究，例如表征信號質量的波形質量因數Rho和碼域功率等。

一、調制參數定義
數字信號發生器主要由基帶信號發生模塊、I/Q調制模塊、射頻信號本振模塊、射頻變換模塊和穩幅檢波輸出模塊組成。數字信號發生器采用VCO及單環路頻率合成器實現頻率合成，DDS技術有效地實現了小數分頻，提高了頻率準確度，并且利用分頻、倍頻、混頻方案實現了頻率覆蓋。內置基帶信號發生器和I/Q調制器實現全頻段的數字調制。定向耦合檢波組件的作用是檢測實際輸出功率。模擬調制的調頻、調相功能在主振驅動和頻率合成電路中實現，或者在DDS上實現窄帶調頻和調相，同時配合鎖相環實現寬帶調頻和調相。調幅功能在穩幅調制電路中實現，其中線性調幅可以在穩幅閉環條件下實現，深度調幅則受制于環路動態范圍而需要由調制器本身特性實現。穩幅調制電路的另一個作用是控制調制組件實現穩幅輸出。同時，多種形式的對外接口方便軟件控制，實現功能升級。
數字信號共有兩種傳輸方式:(1)基帶傳輸:數字信號直接傳送的方式。(2)頻帶傳輸:用數字基帶信號調制載波后的傳送方式。
所謂調制，是用基帶信號對載波波形的某些參數進行控制，使載波的這些參數隨基帶信號的變化而變化。將信號源發出的信息碼經碼型變換及濾波形成后直接傳送至接收端，雖然碼型變換及濾波成形可使其頻譜結構發生某些變化，但分布的范圍仍然在基帶范圍內。
從對載波參數的改變方式上可把調制方式分成4種類型:ASK、FSK(MSK)、QAM和PSK。每種類型又有多種不同的形式。如在ASK中有正交載波調制技術、單邊帶技術、殘留邊帶技術和部分響應技術等。FSK中有連續相位調制技術等，PSK中有2PSK、4PSK等。在這些調制技術中，常用的是多相相移鍵控技術、正交幅度鍵控技術和連續相位的頻率鍵控技術。
CDMA數字調制參數，包括波形質量因數Rho、誤差矢量幅度、信道功率、鄰道功率比、碼域功率、頻率誤差，是CDMA數字信號發生器參數中表征信號質量的重要參數，其中波形質量因數Rho、碼域功率兩參數是有別于TDMA制式的特有參數。
波形質量因數Rho是應用于CDMA系統中的度量參數，它是相關功率對總功率的比值；相關功率通常是由測得的信號與一個已知編碼的作為參考的基帶信號之間的相關計算得到的。波形質量因數Rho是統計平均值，其定義公式為

式中:Ij和Qj——理想符號點的坐標；δIj和δQj——接收到的數據點的矢量誤差；N——測量取樣的數據點數；Smax——星座圖最外面位置矢量的大小。
碼域功率是碼分多址CDMA系統中的重要參數，正如在頻分多址FDMA系統中測量頻域功率、在時分多址TDMA系統中測量時域功率一樣，為了了解碼分多址CDMA系統中每個通信信道的功率分布狀況，必須測量碼域功率。然而和所有第二代系統不同的是，第三代系統每個通信信道所承載的是不同位元速率的信息，同時代表每個通信信道的沃什碼長度也可能不同。

二、實驗測試部分
在進行CDMA2000測量時，主要針對波形質量因數Rho和誤差矢量幅度EVM兩個參數。針對這兩個參量，現在給出的校準方案主要是校準零點，在進行較小誤差測量時，信號源輸出標準信號測量出來的結果基本一致，但僅僅進行較小誤差測量是不夠的。假設信號源輸出一個極小誤差的單載波信號，目前一些較好的儀器當中都存在補償電路，能對小誤差進行補償，還原出測試信號。這時，我們并不能對它下合格結論，有可能該儀器在產生大誤差而檢測儀器無法進行補償時，測試出的結果就不正確。所以，我們也應該對它進行測量，這樣才能全面地對一個信號進行測試。
在進行實驗時，利用信號源本身自帶的I/Q調制功能，分別改變I/Q Gain Balance、I/Q offset和Quadrature Angle Adjustment 3個參數來產生較大誤差信號，用矢量信號分析儀進行解調。測量所用到的信號源和分析儀主要使用Agilent和R&S公司的，經過大量實驗發現，單獨改變I/Q offset以及Quadrature Angle Adjustment時，不同公司儀器之間測量出來的Rho和EVM相差很大，但改變I/Q Gain Balance這一項時，結果卻是一致的。測量結果如表1所示。

表1  測量結果表

從表1中可以看到，在(0～0.05)dB之間，可以看做較小誤差范圍，Rho值基本沒變，EVM變化也非常小，說明就算有較小的誤差也并不影響測試的結果。不斷改變測試參數，測量結果發生較大變化，這時可以看做是較大誤差信號測試。在0.5dB以上，確保儀器無原理性缺陷前提下，可以忽略其影響。不同公司的儀器相互測試，EVM值基本一樣。在測試的過程中，R&S公司的SMU200系列的I/Q Gain Balance改變量只有1dB，無法進行統一比較，就沒給出具體數據，但在(0.5～1)dB范圍內測試出來的數據還是很吻合。還有用其他參數作為改變量時，不同公司的信號源及同公司不同型號的信號源等測試的結果完全不一樣，無法進行統一比較。

三、結束語
現在，對于CDMA2000的Rho值僅僅是對標準信號進行校準，通過比對的方法得到最高標準，再進行量值溯源。如果文中所提到的參數能作為標準參數，可能解決最高標準溯源問題，同樣可以對較大誤差進行校準，這樣才能對CDMA2000制式中的數字參數進行全面校準。
作者單位【劉君榮  廣東工業大學信息工程學院、謝少鋒  信息產業部電子第五研究所】

鏈接  數字通信測試儀器
隨著通信技術的迅猛發展，數字通信測試儀器被廣泛應用在GSM及CDMA通信設備的設計、生產中。數字信號發生器在一個信號發生器內完全整合了數字、模擬調制功能，提供了全面的調制能力，包括各種數字標準GSM、PHS、IS-95 CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等，各種數字調制FSK、PSK、QAM等，模擬調制AM、FM、PM，以及外部IQ調制。對于多種數字調制類型的實現，數字信號發生器主要通過一個雙通道任意波形發生器來實現，同時通過運用內插值計算和過采樣技術保證波形精確，并采用深存儲深度方式存儲樣本。數字信號發生器的適量調制帶寬高達幾十兆，可以滿足現今的無限數字通信系統的測試要求。

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