CN102739328B - 一种卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置及方法，包括输入模块，输出模块，控制模块，EVM计算模块，卫星移动通信协议模拟终端模块，卫星移动通信协议模拟基站模块，双工模块，射频处理模块及接口模块。本发明通过对移动通信信道的模拟，计算与实际通信过程相似的矢量幅度误差，满足卫星移动通信***测试需求，适用于GMR***，对实际工程应用有重要意义。

Description

一种卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置及方法，用于卫星移动通信***中测量终端信号的矢量幅度误差。

背景技术

类似于现行通用的2G通信GSM移动通信***，GMR(GEO-Mobile Radio，地球同步轨道移动通信)***同样应用于移动通信。GMR***与GSM***的区别在于，后者是应用于地面移动通信，所有基站终端及核心网设施都位于地面，而前者应用于卫星移动通信，信号需要通过卫星信道传输。

在GMR***中，不同的信道采用不同的调制方式，对于主要的业务信道(TCH3/6/9)和广播控制信道(BCCH)，一般控制信道(CCCH)，GMR***采用π/4-CQPSK调制方式；对于快随路信道(FACCH3)和专用控制信道(SDCCH)，GMR***采用π/4-CBPSK调制方式；对于DKAB信号，采用π/4-DBPSK调制方式；对于BACH(基本告警信道)信道则采用6PSK调制。这些调制方式均为相位调制方式，在幅度和相位上存在误差，因此需要一种可以全面衡量信号幅度误差和相位误差的指标，在星座图上，误差矢量能够清楚的反应信号的误差程度，因此需要利用矢量幅度误差(EVM：Error Vector Magnitude)参数。

EVM参数定义为误差信号功率与参考信号功率的均方比，以百分数形式表示。

EVM参数是测量信号与参考信号之间的偏差，传统的方法中，采用算法恢复参考信号：首先将接收信号进行解扰、解扩和相位判决得到比特级的参考信号，再通过调制、扩频、加扰、加入中间码，滤波得到参考矢量，然后度量参考矢量与测量矢量之间的误差矢量，再根据EVM计算公式计算EVM指标值。这种方式的计算方式复杂，且参考信号是在接收信号基础上确定的，当误码率高时，则无法判断计算结果是否准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种准确性高的卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置及方法，能够适用于GMR卫星移动通信***。

一种卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置，用于测量卫星移动通信***中终端信号的矢量幅度误差(EVM)参数，其特征在于：所述测量装置包括输入模块，输出模块，控制模块，EVM计算模块，卫星移动通信协议模拟终端模块，卫星移动通信协议模拟基站模块，双工模块，射频处理模块及接口模块；

输入模块与控制模块相连，控制模块完成对EVM计算模块，卫星移动通信协议模拟终端模块，卫星移动通信协议模拟基站模块，及输出模块的控制；

EVM计算模块产生参考矢量并发送至所述模拟终端模块，接收所述模拟终端模块发送的第一参考信号和第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号计算矢量幅度误差；

卫星移动通信协议模拟终端模块对接收到的参考矢量进行编码，调制，星座映射生成第一参考信号，将该第一参考信号发送至EVM计算模块；将第一参考信号进行滤波后发送至卫星移动通信协议模拟基站模块；接收所述模拟基站模块回传的参考信号，对回传的参考信号进行滤波后获得所述第二参考信号，将所述第二参考信发送至EVM计算模块；

卫星移动通信协议模拟基站模块与卫星移动通信协议模拟终端模块进行通信；并控制待测终端回传参考信号；

双工模块一端与卫星移动通信协议模拟基站模块，另一端与射频处理模块相连，完成对发送和接收的双向处理；

射频处理模块完成对信号进行上下变频处理；

接口模块为射频接口，其一端与待测终端通过射频传输线相连，另一端与所述射频处理模块相连。

利用上述装置进行矢量幅度误差测量的方法：

首先通过输入模块输入对测量的要求，包括信道类型，工作中心频率；

在控制模块的控制下，由EVM计算模块产生参考矢量并发往所述模拟终端模块；

所述模拟终端模块对接收到的参考矢量进行编码，调制，星座映射生成第一参考信号，将该第一参考信号发送至EVM计算模块；将第一参考信号进行滤波后发送至所述模拟基站模块；

所述模拟基站模块将接收的滤波后的第一参考信号发送至双工模块，经过双工模块到达射频处理模块；并通过射频处理模块进行上变频，通过接口模块发送给待测终端；

待测终端对接收到的信号进行处理还原为参考矢量后，然后对该参考矢量进行处理得到回传的参考信号；

该回传的参考信号通过射频传输线到达接口模块，通过接口模块送入射频处理模块进行下变频处理得到基带参考信号，基带参考信号通过所述模拟基站模块发送至所述模拟终端模块；

通过所述模拟终端模块对基带参考信号进行滤波后得到第二参考信号，所述模拟终端模块将该第二参考信号发送给EVM计算模块；

EVM计算模块利用第一参考信号和第二参考信号计算矢量幅度误差。

本发明与现有技术相比，具体如下优点：

(1)本发明通过已知的前向参考信号，直接与待测终端回传的参考信号一起进行计算，摆脱以往参考矢量需要进行计算的方法，减小了计算误差，提高了矢量幅度误差测量准确性。

(2)本发明的矢量误差测量装置中集成简易基站和简易终端，仅用于满足最基本的功能的模拟，并具备计算矢量幅度误差的能力。本发明通过对移动通信信道的模拟，计算与实际通信过程相似的矢量幅度误差，满足卫星移动通信***测试需求，适用于GMR卫星移动通信***，对实际工程应用有重要意义。

(3)本发明从根本上改变了测量矢量幅度误差的方法。相比于以往依靠更新恢复参考矢量的方法来提高测量精确度的方法，本装置预先设置参考矢量，有效防止恢复算法本身对参考矢量的影响。

附图说明

图1为所发明测量装置组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置包括如下模块：

卫星移动通信协议模拟基站模块：为了测量实际通信中卫星移动通信终端的EVM参数，需要对实际通话过程进行模拟，模拟基站模块满足基本的通信需求，具备话音通信功能和基本控制功能，能够满足两个终端的互相通信要求，但不具备多终端的接入功能。模拟基站模块的发送接收信道单一，仅为适应两终端的通信需求。模拟基站模块还具备通过控制信令通知待测终端回传指定的信号的功能。

卫星移动通信协议模拟终端模块：为了测量实际通信中的卫星移动通信终端的EVM参数，需要辅助的终端功能模块，该模拟终端模块用于模拟与待测终端处于同一点波束中的另一终端，向模拟基站发出通信请求，发出EVM计算模块给出的已知信号，以用于与待测终端的回传信号作比较。模拟终端模块具有突发捕获，信号解调解码，调制编码，及滤波的功能。

收发双工模块：模拟基站与待测终端通信时，需要在模拟基站与该待测终端通信时同时具备收发功能，通过收发双工模块对信号进行收发分路处理，一路信号是通过模拟基站模块发给待测终端的信号，另一路信号是待测终端的回传信号。

射频处理模块：用于对射频信号进行上下变频处理，接收信号时将射频信号调整为基带信号，发送信号时将基带信号调制到射频信号。

接口模块：由于待测终端与本发明测量装置之间的通信不需要通过天线传播，从而避免了天线收发性能对EVM的影响，而是通过射频接口模块及射频传输线直接传输信号。射频处理模块输出的射频信号通过接口模块发送到射频传输线上，然后通过射频传输线传输到待测终端。

EVM计算模块：向卫星移动通信协议模拟终端模块给出测试矢量。

矢量幅度误差的测试原理为，将接收参考信号Z，与已知发送参考信号R对比，计算误差E＝Z-R，再按照EVM的计算公式：

$\mathrm{EVM}=\frac{\mathrm{RMS}\left(\right|E\left|\right)}{\mathrm{RMS}\left(\right|R\left|\right)}=\frac{\mathrm{RMS}\left(\right|Z-R\left|\right)}{\mathrm{RMS}\left(\right|R\left|\right)}\×100\%$

计算出EVM值。在本装置测试过程中，每次只发送一帧数据并接收一帧数据。

输入模块完成对控制数据的输入，包括信道类型，工作中心频率等；

输出模块完成对测试数据和当前操作的显示功能；

控制模块完成对EVM计算模块，卫星移动通信协议模拟终端模块，卫星移动通信协议模拟基站模块及输出模块的控制；

本发明用于测量终端的矢量幅度误差，测量时，首先需要将待测终端与本发明的测量装置连接，具体连接方式为通过射频接口连接，待测终端与测量装置分别位于射频接口的两端，信号从一端输出后经过射频接口到射频传输线，传输到另一端。

下文将本发明所述装置发往待测终端的方向定义为前向，与其相关的矢量定义为参考矢量(前向)，将待测终端发往本装置的方向定义为回传，与其相关的矢量定义为参考矢量(回传)。

在测量开始时，首先由输入模块(例如标准键盘)输入对本次测量的要求，包括信道类型，工作中心频率。其中信道类型决定了信号的星座映射方式，选择π/4-CQPSK，π/4-CBPSK，π/4-DBPSK或6-PSK，工作中心频率是待测终端和测量装置内的模拟终端模块各自占用的收发中心频点。这个输入过程全部都在输出模块(例如屏幕)中有所显示。

配置信息输入后，在控制模块的控制下，由EVM计算模块产生参考矢量(前向)，并发往模拟终端模块，模拟终端模块将参考矢量(前向)做处理，主要包括编码，调制，星座映射，滤波，形成并发送参考信号(前向)。具体过程为该参考信号(前向)在星座映射后的信号发往EVM计算模块，EVM计算模块将该信号存储在缓存中，作为之后计算矢量幅度误差的参考信号(前向)。模拟终端模块中滤波后的参考信号发往模拟基站，通过模拟基站处理，加入控制信令，形成下行帧，并通过射频处理模块进行上变频，调整到实际应用中的发射频率，通过接口模块发送给待测终端，并控制待测终端回传参考信号。

待测终端收到参考信号(前向)后，根据基站的信令要求，对接收信号进行接收处理，还原为参考矢量后，按照发送流程将参考矢量调制为参考信号(回传)。该参考信号(回传)通过射频传输线到达本发明测量装置的接口模块，接口模块接收到参考信号(回传)后，送入射频处理模块进行下变频处理，成为基带参考信号(回传)，该基带参考信号(回传)发给模拟基站模块，由模拟基站模块加入控制信令，组成下行帧，发给模拟终端模块。模拟终端模块经过滤波处理发送给EVM计算模块，EVM计算模块利用回传的基带参考信号(回传)和预先存储的发送参考信号(前向)一并处理，用于计算矢量幅度误差。

下面以TCH 3业务信道为例说明本发明的工作方式：

首先用户通过输入模块设定待测信道为TCH3业务信道，控制模块接收到来自输入模块的指令后，将TCH3业务信道的编码和调制方式告知模拟基站模块，模拟终端模块和EVM模块。控制模块将待测终端的发送和接收频率告知模拟基站模块，本例中将待测终端设定在第254组载波，即待测终端的发送中心频率1532937.50kHz，接收中心频率1634437.50kHz。

由控制模块向EVM计算模块发送信令，指示测试开始，EVM计算模块产生一组随机数据，即参考矢量，将参考矢量发送给模拟终端模块；模拟终端模块对参考矢量编码，调制，π/4-CQPSK星座映射，反馈给EVM计算模块，然后模拟终端模块继续滤波形成参考信号(前向)发送给模拟基站模块；模拟基站模块接收到参考信号，加入对待测终端的控制信令，一并经过双工模块到达射频处理模块；射频处理模块对信号上变频，调制到中心频率1634437.50kHz处，通过接口模块发送到射频传输线，通过射频传输线传送给待测终端。

待测终端接收到本发明测量装置发来的信号后，对接收到的信号进行处理，经过下变频，滤波，π/4-CQPSK星座逆映射，解调，解码恢复为参考矢量，此参考矢量应与本发明测量装置中的EVM计算模块给出的初始参考矢量一致；然后待测终端对参考矢量进行编码，调制，映射，滤波，上变频到中心频率1532937.50kHz处，通过射频传输线回传到本发明的测量装置。

本发明的测量装置接收到待测终端发来的射频信号，通过射频模块下变频，送入模拟基站模块；模拟基站模块转发给模拟终端模块，模拟终端模块对接收到的信号进行滤波，发送给EVM计算模块；EVM计算模块将接收到的回传参考信号与发送的参考信号一并运算，计算出待测终端的矢量幅度误差，并在输出模块中显示。

Claims (2)

1.一种卫星移动通信终端矢量幅度误差测量装置，用于测量卫星移动通信***中终端信号的矢量幅度误差(EVM)，其特征在于：所述测量装置包括输入模块，输出模块，控制模块，EVM计算模块，卫星移动通信协议模拟终端模块，卫星移动通信协议模拟基站模块，双工模块，射频处理模块及接口模块；

输入模块与控制模块相连，控制模块完成对EVM计算模块，卫星移动通信协议模拟终端模块，卫星移动通信协议模拟基站模块，及输出模块的控制；

EVM计算模块产生参考矢量并发送至所述模拟终端模块，接收所述模拟终端模块发送的第一参考信号和第二参考信号；利用第一参考信号和第二参考信号计算矢量幅度误差；

卫星移动通信协议模拟终端模块对接收到的参考矢量进行编码，调制，星座映射生成第一参考信号，将该第一参考信号发送至EVM计算模块；将第一参考信号进行滤波后发送至卫星移动通信协议模拟基站模块；接收所述模拟基站模块回传的参考信号，对回传的参考信号进行滤波后获得所述第二参考信号，将所述第二参考信号发送至EVM计算模块；

卫星移动通信协议模拟基站模块与卫星移动通信协议模拟终端模块进行通信，并控制待测终端回传参考信号；待测终端收到滤波后的第一参考信号后，根据基站的信令要求，对接收信号进行接收处理，还原为参考矢量后，按照发送流程将参考矢量调制为参考信号，从而获得回传的参考信号；

双工模块一端与卫星移动通信协议模拟基站模块，另一端与射频处理模块相连，完成对发送和接收的双向处理；

射频处理模块完成对信号进行上下变频处理；

接口模块为射频接口，其一端与待测终端通过射频传输线相连，另一端与所述射频处理模块相连。

2.利用权利要求1所述装置进行矢量幅度误差测量的方法，其特征在于：

首先通过输入模块输入对测量的要求，包括信道类型，工作中心频率；

在控制模块的控制下，由EVM计算模块产生参考矢量并发往所述模拟终端模块；

所述模拟终端模块对接收到的参考矢量进行编码，调制，星座映射生成第一参考信号，将该第一参考信号发送至EVM计算模块；将第一参考信号进行滤波后发送至所述模拟基站模块；

所述模拟基站模块将接收的滤波后的第一参考信号发送至双工模块，经过双工模块到达射频处理模块；并通过射频处理模块进行上变频，通过接口模块发送给待测终端；

待测终端对接收到的信号进行处理还原为参考矢量后，然后对该参考矢量进行处理得到回传的参考信号；待测终端收到滤波后的第一参考信号后，根据基站的信令要求，对接收信号进行接收处理，还原为参考矢量后，按照发送流程将参考矢量调制为参考信号，从而获得回传的参考信号；

该回传的参考信号通过射频传输线到达接口模块，通过接口模块送入射频处理模块进行下变频处理得到基带参考信号，基带参考信号通过所述模拟基站模块发送至所述模拟终端模块；

通过所述模拟终端模块对基带参考信号进行滤波后得到第二参考信号，所述模拟终端模块将该第二参考信号发送给EVM计算模块；

EVM计算模块利用第一参考信号和第二参考信号计算矢量幅度误差。