一種基於頻域參數估計的矢量信號分析儀通道補償方法與流程

2023-04-26 10:26:46 1

本發明涉及通信測量儀器
技術領域：
，具體地說是一種基於頻域參數估計的矢量信號分析儀通道補償方法。
背景技術：
：矢量信號分析儀是針對無線通信複雜的數字調製格式測量的唯一工具，可以從時域、頻域、調製域來觀察測量數字調製信號，同時分析信號的幅度、相位和頻率等各項參數，可以提供各種調製質量測量和分析工具，如星座圖、矢量圖、眼圖，可以測量調製質量參數如EVM、SNR、波形質量和碼域功率。在數字通信系統中，由於實際的限帶信道的傳遞函數往往是非理想的，幅度不平坦、相位非線性，且經常是時變的、未知的，因而系統特性不符合奈奎斯特準則，導致在接受端抽樣時刻存在碼間幹擾，使得系統誤碼性能下降。為此，要考慮在信道傳遞函數是非理想情況，且信號在信道傳輸中受到加性白高斯噪聲幹擾條件下的接收機的設計問題。在限帶數字通信系統中所採取的技術之一是在接收端抽樣、判決之前加一均衡器，此均衡器是用來補償信道特性的不完善，從而減小在接收端抽樣時刻的碼間幹擾。均衡分為頻域均衡和時域均衡。頻域均衡是從頻率響應考慮，使包括均衡器在內的整個系統的總傳輸函數滿足無失真傳輸條件。而時域均衡，則是直接從時間響應考慮，使包括均衡器在內的整個系統的衝激響應滿足無碼間串擾條件。矢量信號分析儀與移動通信接收機既有相似點，也有本質的區別。矢量信號分析儀一般是通過線纜進行測試，不需要考慮空間環境引起的無線信道影響。它的失真主要來自分析儀自身的射頻通道等硬體電路，比如IQ不平衡、帶內波動等，這些失真會導致矢量信號分析儀的測量精度受限，影響測量結果。在矢量信號分析儀領域，傳統的失真補償手段一般是直接進行硬體的均衡，但是具有一致性差、相位補償不足、硬體成本增大等缺點。技術實現要素：本發明的目的是克服現有技術的不足，提出一種在頻域進行參數估計，從而進行通道參數補償的方法，整個方法只需要在軟體實現，具有一致性高、靈活性高、不增加硬體成本的優點。為實現上述目的，設計一種基於頻域參數估計的矢量信號分析儀通道補償方法，其特徵在於，包括以下處理步驟：S1、矢量信號分析儀接收IQ數據；S2、對接收的IQ數據進行匹配濾波；S3、對S2步驟生成的匹配濾波後的IQ數據進行符號同步和載波同步，生成IQ數據序列y(n)；其中n為≥0的自然數；S4、對S3步驟生成的IQ數據序列y(n)進行數字解調，生成參考IQ數據序列x』(n)；S5、對S3步驟生成的IQ數據序列y(n)和步驟4生成的參考IQ數據序列x』(n)分別進行快速傅立葉變換，分別生成相應序列的頻域數據Y(ω)、X(ω)；ω為≥0的自然數；S6、用S5步驟生成的頻域數據Y(ω)、X(ω)進行頻域通道估計，生成通道補償濾波器頻域響應G(ω)；S7、對S6步驟生成的通道補償濾波器頻域響應G(ω)進行線性平滑濾波，生成平滑後的通道補償濾波器頻域響應Gs；S8、對S7步驟生成的平滑後的通道補償濾波器頻域響應Gs進行快速傅立葉逆變換，生成通道補償濾波器時域衝激響應g(n)；S9、用S8步驟生成的通道補償濾波器時域衝激響應g(n)作為濾波器係數，對S3步驟生成的IQ數據序列y(n)進行濾波，得到通道均衡後的IQ數據。所述的矢量信號分析儀接收IQ數據中，設x(n)序列為輸入符號序列，發送端成形濾波器的傳輸特性為GT(ω)，傳輸通道的傳輸特性為C(ω)，接收端匹配濾波器的傳輸特性為GR(ω)，則基帶傳輸系統的總傳輸特性為：H(ω)＝GT(ω)C(ω)GR(ω)；另由信號與系統中系統函數特性可知：H(ω)＝Y(ω)/X(ω)；所述的y(n)是IQ數據經過符號同步和載波同步後得到的，y(n)再經過抽樣判決後可得x』(n)，在信噪比較高、無誤判的情況下x(n)＝x』(n)；所述的Y(ω)、X(ω)是對y(n)、x』(n)分別進行快速傅立葉變換後的頻域數據；根據求出的基帶傳輸系統的傳輸特性H(ω)可得到補償濾波器頻域響應G(ω)＝1/H(ω)＝X(ω)/Y(ω)；對補償濾波器頻域響應G(ω)進行平滑濾波後，再求快速傅立葉逆變換，即得到補償濾波器衝激響應係數g(n)，用其對y(n)序列進行濾波即實現了通道均衡。本發明與現有技術相比，基於頻域參數估計實現矢量信號分析儀中通用數字解調的通道均衡的方法，只需要依靠軟體實現，具有一致性高、靈活性高、不增加硬體成本的優點；可以實現適用於通用數字解調的通道均衡，具有適用範圍廣的優點，特別適用於矢量信號分析儀這種分析帶寬很寬、解調方式多的場合。附圖說明圖1為本發明的數字基帶信號傳輸系統模型。圖2為本發明實施例中基於頻域參數估計實現矢量信號分析儀中通用數字解調的通道均衡的方法的流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利。實施例1本例中以分析儀接收信號源產生的數字調製信號為例，信號源產生的數字調製信號參數見表1；分析儀的參數設置見表2。表1信號源參數設置表2分析儀參數設置參見圖2，具體包括以下處理步驟：S1、矢量信號分析儀接收IQ數據；S2、對接收的IQ數據進行匹配濾波；S3、對S2步驟生成的匹配濾波後的IQ數據進行符號同步和載波同步，生成IQ數據序列y(n)；其中n為≥0的自然數；S4、對S3步驟生成的IQ數據序列y(n)進行數字解調，生成參考IQ數據序列x』(n)，歸一化後的參考IQ數據序列x』(n)是標準的QPSK信號，在星座圖上顯示為4個點，x』(n)序列示例如下：x』(n)＝{1+j，-1+j，-1-j，1-j}/√2，n＝0～3，其中j為複數。S5、對S3步驟生成的IQ數據序列y(n)和步驟4生成的參考IQ數據序列x』(n)分別進行快速傅立葉變換，分別生成相應序列的頻域數據Y(ω)、X(ω)；ω為≥0的自然數；S6、用S5步驟生成的頻域數據Y(ω)、X(ω)進行頻域通道估計，生成通道補償濾波器頻域響應G(ω)；S7、對S6步驟生成的通道補償濾波器頻域響應G(ω)進行線性平滑濾波，生成平滑後的通道補償濾波器頻域響應Gs；S8、對S7步驟生成的平滑後的通道補償濾波器頻域響應Gs進行快速傅立葉逆變換，生成通道補償濾波器時域衝激響應g(n)；S9、用S8步驟生成的通道補償濾波器時域衝激響應g(n)作為濾波器係數，對S3步驟生成的IQ數據序列y(n)進行濾波，得到通道均衡後的IQ數據。參見下表3中補償前後的EVM值，可見採用本例中的算法可以有效的改善大帶寬信號的解調性能，彌補分析儀射頻通道產生的各種失真，如通道幅度失真、相位失真等，適用於各種通用的數字調製方式，如BPSK、QPSK、8QPSK、16QAM、64QAM等。該補償算法是自適應的，可以直接根據接收到的IQ數據分析出通道特性並進行補償，不需要進行額外的通道特性測量，處理方法十分簡便。表3為補償前後的EVM值補償前補償後EVM11.3％6.5％通信系統中，該算法基於以下原理：參見圖1，其中x(n)序列為輸入符號序列，發送端成形濾波器的傳輸特性為GT(ω)，通道的傳輸特性為C(ω)，接收端匹配濾波器的傳輸特性為GR(ω)，則圖1所示的基帶傳輸系統的總傳輸特性為：H(ω)＝GT(ω)C(ω)GR(ω)，通道均衡首先要做的是估計出基帶傳輸系統的總傳輸特性H(ω)，由信號與系統中系統函數特性可知：H(ω)＝Y(ω)/X(ω)，因此，只要求出x(n)序列和y(n)序列的頻域響應X(ω)和Y(ω)就能求出H(ω)。IQ數據經過符號同步和載波同步後可得y(n)；y(n)再經過抽樣判決後可得x』(n)；x(n)無法直接得到，但在信噪比較高、無誤判的情況下可得：x』(n)＝x(n)。根據求出的基帶傳輸系統的傳輸特性H(ω)可得到補償濾波器頻域響應G(ω)：G(ω)＝1/H(ω)＝X(ω)/Y(ω)；對補償濾波器頻域響應G(ω)進行平滑濾波後，再求快速傅立葉逆變換IFFT即得到補償濾波器衝激響應係數g(n)，用其對y(n)序列進行濾波即實現了通道均衡。採用了該發明中的基於頻域參數估計實現矢量信號分析儀中通用數字解調的通道均衡的方法，可以實現適用於通用數字解調的通道均衡，具有結構簡單、適用範圍廣的優點，特別適用於矢量信號分析儀這種分析帶寬很寬、解調方式多的場合。在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發明的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp