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[脈沖參數(shù)] 關(guān)于測量CDMA2000中Rho值和EVM值的問題

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aux8180 發(fā)表于 2009-4-16 12:23:38 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
關(guān)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(shù)字通信測量測試儀器的量傳以及校準(zhǔn)方法的規(guī)范,組織編制了3個相關(guān)的規(guī)范,分別是JJF1131-2005《TDMA-GSM數(shù)字移動通信綜合測試儀校準(zhǔn)規(guī)范》、JJF1128-2004《矢量信號分析儀校準(zhǔn)規(guī)范》和JJF1174-2007《數(shù)字信號發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范》。但這些規(guī)范對CDMA技術(shù)中的特殊參量沒有研究,例如表征信號質(zhì)量的波形質(zhì)量因數(shù)Rho和碼域功率等。
   
一、調(diào)制參數(shù)定義
    數(shù)字信號發(fā)生器主要由基帶信號發(fā)生模塊、I/Q調(diào)制模塊、射頻信號本振模塊、射頻變換模塊和穩(wěn)幅檢波輸出模塊組成。數(shù)字信號發(fā)生器采用VCO及單環(huán)路頻率合成器實現(xiàn)頻率合成,DDS技術(shù)有效地實現(xiàn)了小數(shù)分頻,提高了頻率準(zhǔn)確度,并且利用分頻、倍頻、混頻方案實現(xiàn)了頻率覆蓋。內(nèi)置基帶信號發(fā)生器和I/Q調(diào)制器實現(xiàn)全頻段的數(shù)字調(diào)制。定向耦合檢波組件的作用是檢測實際輸出功率。模擬調(diào)制的調(diào)頻、調(diào)相功能在主振驅(qū)動和頻率合成電路中實現(xiàn),或者在DDS上實現(xiàn)窄帶調(diào)頻和調(diào)相,同時配合鎖相環(huán)實現(xiàn)寬帶調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)幅功能在穩(wěn)幅調(diào)制電路中實現(xiàn),其中線性調(diào)幅可以在穩(wěn)幅閉環(huán)條件下實現(xiàn),深度調(diào)幅則受制于環(huán)路動態(tài)范圍而需要由調(diào)制器本身特性實現(xiàn)。穩(wěn)幅調(diào)制電路的另一個作用是控制調(diào)制組件實現(xiàn)穩(wěn)幅輸出。同時,多種形式的對外接口方便軟件控制,實現(xiàn)功能升級。
    數(shù)字信號共有兩種傳輸方式:(1)基帶傳輸:數(shù)字信號直接傳送的方式。(2)頻帶傳輸:用數(shù)字基帶信號調(diào)制載波后的傳送方式。
    所謂調(diào)制,是用基帶信號對載波波形的某些參數(shù)進行控制,使載波的這些參數(shù)隨基帶信號的變化而變化。將信號源發(fā)出的信息碼經(jīng)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(jié)構(gòu)發(fā)生某些變化,但分布的范圍仍然在基帶范圍內(nèi)。
    從對載波參數(shù)的改變方式上可把調(diào)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(diào)制技術(shù)、單邊帶技術(shù)、殘留邊帶技術(shù)和部分響應(yīng)技術(shù)等。FSK中有連續(xù)相位調(diào)制技術(shù)等,PSK中有2PSK、4PSK等。在這些調(diào)制技術(shù)中,常用的是多相相移鍵控技術(shù)、正交幅度鍵控技術(shù)和連續(xù)相位的頻率鍵控技術(shù)。
    CDMA數(shù)字調(diào)制參數(shù),包括波形質(zhì)量因數(shù)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(shù)字信號發(fā)生器參數(shù)中表征信號質(zhì)量的重要參數(shù),其中波形質(zhì)量因數(shù)Rho、碼域功率兩參數(shù)是有別于TDMA制式的特有參數(shù)。
    波形質(zhì)量因數(shù)Rho是應(yīng)用于CDMA系統(tǒng)中的度量參數(shù),它是相關(guān)功率對總功率的比值;相關(guān)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(guān)計算得到的。波形質(zhì)量因數(shù)Rho是統(tǒng)計平均值,其定義公式為
   
    式中:IjQj——理想符號點的坐標(biāo);δIjδQj——接收到的數(shù)據(jù)點的矢量誤差;N——測量取樣的數(shù)據(jù)點數(shù);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(tǒng)中的重要參數(shù),正如在頻分多址FDMA系統(tǒng)中測量頻域功率、在時分多址TDMA系統(tǒng)中測量時域功率一樣,為了了解碼分多址CDMA系統(tǒng)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(tǒng)不同的是,第三代系統(tǒng)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(zhì)量因數(shù)Rho和誤差矢量幅度EVM兩個參數(shù)。針對這兩個參量,現(xiàn)在給出的校準(zhǔn)方案主要是校準(zhǔn)零點,在進行較小誤差測量時,信號源輸出標(biāo)準(zhǔn)信號測量出來的結(jié)果基本一致,但僅僅進行較小誤差測量是不夠的。假設(shè)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(dāng)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(jié)論,有可能該儀器在產(chǎn)生大誤差而檢測儀器無法進行補償時,測試出的結(jié)果就不正確。所以,我們也應(yīng)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(diào)制功能,分別改變I/Q Gain Balance、I/Q offset和Quadrature Angle Adjustment 3個參數(shù)來產(chǎn)生較大誤差信號,用矢量信號分析儀進行解調(diào)。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(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn),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(jié)果卻是一致的。測量結(jié)果如表1所示。
   

    表1  測量結(jié)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(jié)果。不斷改變測試參數(shù),測量結(jié)果發(fā)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(tǒng)一比較,就沒給出具體數(shù)據(jù),但在(0.5~1)dB范圍內(nèi)測試出來的數(shù)據(jù)還是很吻合。還有用其他參數(shù)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(jié)果完全不一樣,無法進行統(tǒng)一比較。
   
三、結(jié)束語
    現(xiàn)在,對于CDMA2000的Rho值僅僅是對標(biāo)準(zhǔn)信號進行校準(zhǔn),通過比對的方法得到最高標(biāo)準(zhǔn),再進行量值溯源。如果文中所提到的參數(shù)能作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),可能解決最高標(biāo)準(zhǔn)溯源問題,同樣可以對較大誤差進行校準(zhǔn),這樣才能對CDMA2000制式中的數(shù)字參數(shù)進行全面校準(zhǔn)。
    作者單位【劉君榮  廣東工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院、謝少鋒  信息產(chǎn)業(yè)部電子第五研究所】
   
鏈接  數(shù)字通信測試儀器
    隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)字通信測試儀器被廣泛應(yīng)用在GSM及CDMA通信設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)中。數(shù)字信號發(fā)生器在一個信號發(fā)生器內(nèi)完全整合了數(shù)字、模擬調(diào)制功能,提供了全面的調(diào)制能力,包括各種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)GSM、PHS、IS-95 CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等,各種數(shù)字調(diào)制FSK、PSK、QAM等,模擬調(diào)制AM、FM、PM,以及外部IQ調(diào)制。對于多種數(shù)字調(diào)制類型的實現(xiàn),數(shù)字信號發(fā)生器主要通過一個雙通道任意波形發(fā)生器來實現(xiàn),同時通過運用內(nèi)插值計算和過采樣技術(shù)保證波形精確,并采用深存儲深度方式存儲樣本。數(shù)字信號發(fā)生器的適量調(diào)制帶寬高達幾十兆,可以滿足現(xiàn)今的無限數(shù)字通信系統(tǒng)的測試要求。
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