專利名稱：：一種估計ofdm_tdd系統的調制精度的方法和裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及移動通信
技術領域：
，特別涉及一種估計時分復用的正交頻分復用(OFDM—TDD)系統的調制精度的方法和裝置。
背景技術：
：誤差向量值(EVM)又稱為相關星座誤差，是數字通信系統中一個重要的衡量調制質量的指標。第三代移動通信系統，包括寬帶碼分復用多址(WidebandCodeDivisionMultipleAccess,WCDMA)，CDMA2000，時分復用同步碼分多址(TimeDivision-Synchronous-CodeDivisionMultipleAccess,TD-SCDMA)等，以及微波接入全球互通(WorldwideInteroperabilityMicrowaveAccess,WIMAX)協議均規定調制精度采用EVM來衡量。影響輸出信號的EVM指標主要有以下幾個因素1.輸入I、Q信號的幅度不平衡；2.正交調制器移相誤差，即I、Q相位不平衡；3.載波泄漏；4.通道濾波器幅頻特性失真；5.通道濾波器相頻特性失真；6.本振相位噪聲的影響；7.非線性產物的影響。使用數字正交技術基本避免了其中前三項，即IQ信號幅度不平衡、正交調制器相位誤差(IQ相位不平衡)、載波泄漏等因素對EVM指標的影響，但還是引入了一些來源于數字信號的量化和有限推進響應(finiteimpulseresponse,FIR)濾波器截斷誤差的影響。同時，模擬發射信道的幅度不平坦、相位失真、非線性失真和本振相位噪聲也是影響調制質量的因素。以上各種因素均對EVM產生了惡化，在實際討論時，將各部分對EVM的影響看作是近似獨立的，則最終的誤差向量值指標可以按下式計算其中，i^M,。,。,表示最終的誤差向量值，五r械則為單一因素造成的誤差向量值。長期演進項目(LTE)即OFDM-TDD和WIMAX都是采用OFDM技術，其中WIMAX中提到有關EVM的描述如下EVM是理想調制波形與實際測得的調制波形之間的偏差。理想調制波形與實際測得的調制波形再進一步用選擇頻率、絕對相位、絕對幅度及碼片時鐘定時進^f亍調制，從而使誤差向量最小后得到,處理的算法如下其中，《是測量時隙的個數；丄P是每一個時隙符號的個數；A是OFDMA符號復平面的第K個子載波；和a(!'，J',"分別是第A個子載波的第i個時隙、第j個理想OFDM符號的實部和虛部；/(/,y")和Q(/，,"分別是第A:個子載波的第i個時隙、第j個實際測量的OFDM符號的實部和虛部；NFFT是快速傅立葉變換(FFT)塊的大小。現有技術沒有給出針對OFDM—TDD系統的EVM的測試方法，也沒有現成的裝置可以用來測量OFDM—TDD系統的EVM。X2{(/。(/，M))2+(e。(",")2}
發明內容有鑒于此，本發明實施例提出一種估計OFDM—TDD系統的調制精度的方法、系統和裝置，可以用來估計OFDM—TDD系統的EVM。本發明實施例提出的估計OFDM一TDD系統的調制精度的方法，包括如下步驟對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取，并對所抽取的信號進行時間偏移調整和頻率偏移調整；對所述調整后的信號進行解調，生成測量信號；對所述測量信號進行硬判，并對硬判后的信號重新調制，生成參考信號；將所述測量信號和參考信號相減，得到誤差信號，再根據誤差信號和參考信號計算得到誤差向量值EVM。本發明實施例提出的估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的裝置，包括濾波處理模塊，用于對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取；時頻偏移調整模塊，用于對所述濾波處理模塊所抽取的信號進行時間偏移調整和頻率偏移調整，輸出調整后的信號；測量信號生成模塊，用于對所述時頻偏移調整模塊輸出的調整后的信號進行解調，生成并輸出測量信號；參考信號生成模塊，用于對所述測量信號生成模塊輸出的測量信號進行硬判，并對硬判后的信號重新調制，生成并輸出參考信號；誤差向量值計算模塊，用于將所述測量信號生成模塊輸出的測量信號和所述參考信號生成模塊輸出的參考信號相減，得到誤差信號，再根據誤差信號和參考信號計算得到誤差向量值。從以上技術方案可以看出，對采樣信號進行時域偏移，頻率偏移和相位偏移的調整，得到修正后的測量信號，通過對修正后的測量信號進行硬判后再調制生成參考信號，修正后的參考信號與測量信號計算出EVM,從而實7現對OFDM—TDD系統的調制精度進行估計。圖1為本發明方案測量EVM的基本流程圖2為本發明實施例的測量EVM的裝置在射頻發射鏈路的位置的示意圖3為等波紋數字濾波器的通帶頻語圖樣；圖4為等波紋數字濾波器的阻帶頻譜圖樣；圖5為本發明實施例的詳細處理流程圖6為本發明實施例利用相關性確定導頻起始位置的原理示意圖7為本發明實施例采用16QAM硬判設計的星座示意圖8為本發明實施例的估計OFDM_TDD系統的調制精度的裝置框圖。具體實施例方式本發明實施例針對OFDM-TDD系統，提出一種測量EVM的方法和裝置。該方法僅僅利用采集到的IQ數據完成EVM分析，并且無需進行信道譯碼，其基本流程如圖l所示，包括如下步驟步驟101:對采集到的I路和Q路信號進行濾波抽取；步驟102:對信號進行各種校正，包括時間偏移校正，頻率偏移校正，頻率幅度校正，相位偏移校正等，以減少信道對信號造成的影響；步驟103:從所述信號中抽取測量信號和參考信號；步驟104:將測量信號和參考信號相減，得到誤差信號，再根據誤差信號和參考信號計算得到EVM。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明實施例方案作進一步的詳細闡述。本發明實施例的測量EVM方案可以應用在如圖2所示的射頻發射鏈路中。其中，粗實線表示以太網鏈路，虛線表示時鐘鏈路，點劃線表示I2C管理鏈路。基帶處理單元0-4完成物理層數據的生成，所生成的物理層數據通過快速1/0鏈路發送到中頻處理單元。中頻處理單元完成數字上變頻以及模/數變換，射頻處理單元完成把中頻信號調制到射頻信號同時把信號功率放大，放大后的射頻信號通過衰減器進行衰減，衰減后的信號輸入本發明實施例的EVM測量裝置進行EVM測量。圖1所示步驟101中的濾波抽取帶來的信號截斷，會造成濾波器通帶內的抖動，使得EVM惡化。發明人經過理論計算與實際測試發現，如果發射和接收端都使用一種等波紋的數字濾波器(利用Remez交換算法和Chebyshev近似理論來設計的濾波器)，使實際頻率響應擬合期望頻率響應達到最優。從實際和理想頻率之間最大誤差最小化的觀點來看，等波紋數字濾波器是最優的，使得EVM的惡化最小。圖3示出了等波紋數字濾波器的通帶頻譜圖樣，圖4示出了等波紋數字濾波器的阻帶頻譜圖樣，橫坐標為MHz,縱坐標為分貝(db)。由于子載波是在頻域被調制信號調制，頻譜通帶呈現等波紋意味著不同的子載波受到同樣的頻譜抖動，并且這種頻譜抖動可以限制在很小的范圍，子載波之間的惡化可以減少到最小。本發明實施例的詳細處理流程如圖5所示，包括如下步驟步驟501:接收端采用等波紋數字濾波器對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取。步驟502:對所抽取的信號進行時間偏移調整。具體地說，首先粗略估計信號中導頻的起始位置，然后精確估計信號的起始位置。如圖6所示，TS0、TS1、TS2…TS6表示一幀OFDM—TDD數據中的各個時隙(TimeSlot，TS)，TS0、TS4、TS5、TS6為下行時隙，用向下的箭頭表示；TS1、TS2、TS3為上行時隙，用向上的箭頭表示。TS0和TS1之間，包括下行導頻序列時隙(DwPTS)、保護時隙(GP)和上行導頻序列時隙(UpPTS)。所濾波抽取的一幀的OFDM_TDD數據，利用本地的導頻數據(本地的導頻數據長度是W^)和這一幀數據進行相關，本地的導頻信號與抽取的數9據的導頻信號完全重合時，得到的相關峰值最大，從而確定了導頻的位置。相關的算法處理如下=max("Z^(xco/r(rcv—t/ato,re/—i/w,)))如果有/7a^max〉7I+77+iV呻，則表明采集的信號有延時，則有pew_max=+7Z+77+A^了說明A/:采樣的延時時間；7X:是常規時隙的長度，不包括TI;77:時隙保護帶；iV^:導頻時隙的長度；/TV—^to(o:采集的數據；_dw/":本》也的導頻信號。通過上面的公式就可以計算出來延時時間AnA/=pay—max-72-77-。由于僅僅測試射頻板的性能，噪音對相關峰值的影響不大，所以僅僅通過一次相關就可以確定其峰值功率點的位置為pas—max,從而得到延時的數值，獲得延時時間后就可以得到一個完整的時隙數據，例如就可以得到完整的TS0的數據。如果有/^—max〈7Z+77+iV^，則表明采集太早，這時就無法得到完整的TS0的數據，所以返回重新設置采數時間，來獲取完整的TS0的數據。如果用m^^to(r)來表示采集到的數據，一個完整的時隙數據使用Z(/)來表示，Z(0=rcv—^to(n"7X),那么時延調整完成后的數據則有Z'(0=Z(AZ:Ar+7Z)=Z(,_。步驟503至步驟504:利用導頻進行頻率偏移估計，根據所估計的頻率偏移量，對時隙數據進行頻率偏移的調整。再得到完整的時隙數據之后,也就可以得到完整的導頻信號如下"v—=rcv—ctoa(Af+7X+77+1:A/+7X+77+iV附)頻率誤差是指由發送機和接收機的本地振蕩器產生的載波頻率偏差的測量值。頻率誤差常常在時域信號中測得，但也可能利用頻域樣本來測量。本發明方案并未限定獲得頻率誤差的具體方式。利用完整的導頻信號就可以估計出頻率偏移。由于OFDM符號在時域上具有重復性，當頻偏存在時，具有一定時間間隔的前半個OFDM符號與后半個OFDM的接收數據之間存在相位差。這樣，通過利用前后兩個OFDM符號的相位差，可以對信號存在的頻偏進行初步估計，使頻偏減少到一個更小的范圍。假設接收到下行同步符號的為rev—。其中第,'個元素表示為rev—t/w,,,,/=()，.,2047頻率偏移的計算如下'_一■化為偏移的相位。4艮據/c可以得到頻率偏移量:'arctanIm(A)Re(ic)因此最大頻偏范圍與r、和7V附有關，r、-i/F、.，《=30.72^/他。Z'(f)=Z(f-Af)*exp(-;2;rA/0,f=1:7>fs—,e"g"步驟505:去除信號中的循環前綴(CyclicPrefix,CP)，并進行快速傅立葉變換處理。步驟506和步驟507:根據接收端預先收到的數據子載波的配置信息，從信號中提取出數據；并根據預先收到的導頻子載波的配置信息，從信號中提取出導頻。步驟508:根據所提取的導頻進行信道估計。信道估計的取值《(",是通過每個物理資源塊(PRB)中的導頻接收數據《),和每個PRB中的導頻發射數據gw得到，信道估計包含了幅度和相位信息，所以可以用^f^表示。exp(y化,)平坦度注釋/代表不同的符號，^代表不同的載波編號ii步驟509:根據信道估計的結果，檢測接收信號，并進行相位偏移調整。步驟510:對相位偏移調整后的信號進行解調，生成測量信號。步驟511:對測量信號進行硬判(HardDecision),對硬判信號重新調制，生成參考信號。步驟512:對參考信號進行幅度調整，使其與測量信號的幅度基本一致。在信道估計后接收信號的數據如下Z'(A,/)=(FF7lZ(,—*exp(-乂2;r4/)」),1/exP(-/)=—余/wVw(D認(Z'(A，/))))表示解調處理。//wt/_Ac,、/o"0):表示的是石更判處理；MOZ)(,):表示調制處理。為了更好的說明硬判處理，下面簡單介紹常用的調制方式8PSK/16QAM的硬判處理流程。8PSK的硬判過程直接利用檢測數據的相位來進行判斷，大致具有如下兩個過程第1步，計算數據符號在復平面內的相位角《么^g—"=0-,6_1，并將《(/2)用最近似的角度(兀/8、3兀/8、5兀/8、7兀/8)來代表，從而確定了6，6;(4)勺"+2或6;^3~*^3+2為表i中的4組集合中的i組(第2步，根據Re(4U的符號(正或者負，大于等于0為正)確定角度《/厶和比特《"d或dzc^的最終值。確定方法見表l中后兩行所示。第1組集合第2組集合第3組集合第4組集合兀/8或9兀/83兀/8或11兀/85兀/8或13兀/87兀/8或15兀/8比特11111001001112<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>下面，x,,,，；C2,由^2.'表示，《")，《;")由g^)表示。然后對相位旋轉后的的符號進行象限判斷，進而利用最小距離準則進行硬判決，對硬判之后的結果再進行逆時針工相位旋轉(以第一象限為例，"為星座圖歸一化因子，在正方形星座圖中為"=;):ifA"'在第一象限{ifRe(x1/2,)>=2*aIm(x1/2,)>=2*e(4;'j)=e'4(3"+(即在正方形星座中"00i!"對應的點)ifRe(x1/2,)>=2*aandIm(x1/2,)<2*a)=^4(3"+(即在正方形星座中"ooio，，對應的點)ifRe(x1/2,)<2*aandIm(x1/2l)2*ae(《S)=e'4("+J'3a)(即在正方形星座中"0001"對應的點)ifRe(x1/2,)<2*aandIm(>1/2,)<2*o;e(4!y)=e'4("+(即在正方形星座中"0000"對應的點)其它象限類似。步驟513至步驟514:將步驟410所得測量信號與步驟413所得的參考信號相減，求得誤差信號；根據誤差信號與參考信號求得EVM，。五n=t|J|z'(A:,/)—歌/)|/=0jt=0-100%i;i:i歌,)i符號的個數丄一般等于9。一個PRB的子載波個數《等于12。PRB的個數M等于100。所以最后得到的EVM如下Mm本發明實施例還提出一種估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的裝置，位于OFDM一TDD系統的接收端，其框圖如圖8所示，包括濾波處理模塊810,用于對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取；時頻偏移調整模塊820，用于對所述濾波處理模塊810所抽取的信號進行時間偏移調整和頻率偏移調整，輸出調整后的信號；測量信號生成模塊830，用于對所述時頻偏移調整模塊820輸出的調整后的信號進行解調，生成并輸出測量信號；參考信號生成模塊840，用于對所述測量信號生成模塊830輸出的測量信號進行硬判，并對硬判后的信號重新調制，生成并輸出參考信號；誤差向量值計算模塊850,用于將所述測量信號生成模塊830輸出的測量信號和所述參考信號生成模塊840輸出的參考信號相減，得到誤差信號，再根據誤差信號和參考信號計算得到誤差向量值。較佳地，所述濾波處理模塊810為等波紋數字濾波器。所述裝置還可以進一步包括循環前綴去除單元860，用于去除所述時頻偏移調整模塊820輸出的調整后的信號中的循環前綴，并輸出去除循環前綴之后的信號；FFT處理單元870，用于對所述循環前綴去除單元860輸出的去除循環前綴的信號進行FFT處理，并將FFT處理后的信號輸出至所述測量信號生成才莫塊830。所述測量信號生成模塊830進一步包括數據提取單元831，用于根據預先配置的數據子載波的配置信息，從FFT處理后的信號中提取出數據信號；導頻提取單元832，用于根據預先收到的導頻子載波的配置信息，從FFT處理后的信號中提取出導頻；相位偏移調整單元833，用于根據所述導頻提取單元832所提取的導頻估計信道的幅度和相位信息，根據所述相位信息對所述數據提取單元831所提取的數據信號進行相位偏移調整，并輸出相位偏移調整后的數據信號；解調單元834,用于對所述相位偏移調整單元833輸出的數據信號進行15解調，生成測量信號。本發明實施例方案具有如下特點1)對采樣的信號進行EVM分析無需知道原始的發射比特數據，只要知道PRB的配置信息以及導頻的配置信息就可以進行EVM分析。2)對采樣信號進行時域偏移，頻率偏移和相位偏移的調整，得到修正后的測量信號，通過對修正后的測量信號進行硬判后再調制生成參考信號，修正后的參考信號與測量信號計算出EVM，這樣測量信號和參考信號均是從采樣信號中得到，無需保存原始發送數據。3)EVM的計算無需信道譯碼的處理，解調后的信號一方面生成參考信號，另外一方面生成測量信號。4)從本地生成一個導頻時隙的數據與接收的一幀數據進行相關，完成時間同步的調整和頻率偏移的調整。業務時隙的導頻子載波進行頻域均衡，和頻率平坦度的計算，完成相位誤差的調整。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。1權利要求1、一種估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的方法，其特征在于，包括對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取，并對所抽取的信號進行時間偏移調整和頻率偏移調整；對所述調整后的信號進行解調，生成測量信號；對所述測量信號進行硬判，并對硬判后的信號重新調制，生成參考信號；將所述測量信號和參考信號相減，得到誤差信號，再根據誤差信號和參考信號計算得到誤差向量值EVM。2、根據權利要求1所述的估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的方法，其特征在于，所述對接收到的l路和Q路信號進行濾波抽取為采用等波紋數字濾波器對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取。3、根據權利要求1所述的估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的方法，其特征在于，所述對所抽取的信號進行時間偏移調整包括利用本地的導頻數據和所抽取的一幀ofdm—tdd數據進行相關，本地的導頻信號與抽取的數據的導頻信號完全重合時，得到的相關峰值最大，從而確定了延時時間，根據所述延時時間對所抽取的數據進行調整。4、根據權利要求1所述的估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的方法，其特征在于，所述對所述調整后的信號進行解調，生成測量信號之前，進一步包括去除所述調整后的信號中的循環前綴，并對去除循環前綴后的信號進行快速傅立葉變換fft處理。5、根據權利要求4所述的估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的方法，其特征在于，所述對所述調整后的信號進行解調，生成測量信號包括根據預先收到的數據子載波的配置信息，從fft處理后的信號中提取出數據信號；并根據預先收到的導頻子載波的配置信息，從FFT處理后的信號中提取出導頻；根據所提取的導頻估計信道的幅度和相位信息，根據所述相位信息對所述提取的數據信號進行相位偏移調整；對相位偏移調整后的數據信號進行解調，生成測量信號。6、一種估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的裝置，其特征在于，包括濾波處理模塊，用于對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取；時頻偏移調整模塊，用于對所述濾波處理模塊所抽取的信號進行時間偏移調整和頻率偏移調整，輸出調整后的信號；測量信號生成模塊，用于對所述時頻偏移調整模塊輸出的調整后的信號進行解調，生成并輸出測量信號；參考信號生成模塊，用于對所述測量信號生成模塊輸出的測量信號進行硬判，并對硬判后的信號重新調制，生成并輸出參考信號；誤差向量值計算模塊，用于將所述測量信號生成模塊輸出的測量信號和所述參考信號生成模塊輸出的參考信號相減，得到誤差信號，再根據誤差信號和參考信號計算得到誤差向量值。7、根據權利要求6所述的估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的裝置，其特征在于，所述濾波處理模塊為等波纟丈數字濾波器。8、根據權利要求6所述的估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的裝置，其特征在于，所述裝置進一步包括循環前綴去除單元，用于去除所述時頻偏移調整模塊輸出的調整后的信號中的循環前綴，并輸出去除循環前綴之后的信號；FFT處理單元，用于對所述循環前綴去除單元輸出的去除循環前綴的信號進行FFT處理，并將FFT處理后的信號輸出至所述測量信號生成模塊。9、根據權利要求8所述的計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的裝置，其特征在于，所述測量信號生成模塊進一步包括數據提取單元，用于根據預先配置的數據子載波的配置信息，從FFT處理后的信號中提取出數據信號；導頻提取單元，用于根據預先收到的導頻子載波的配置信息，從FFT處理后的信號中提取出導頻；相位偏移調整單元，用于根據所述導頻提取單元所提取的導頻估計信道的幅度和相位信息，根據所述相位信息對所述數據提取單元所提取的數據信號進行相位偏移調整，并輸出相位偏移調整后的數據信號；解調單元，用于對所述相位偏移調整單元輸出的數據信號進行解調，生成測量信號。全文摘要本發明公開了一種估計時分復用的正交頻分復用(OFDM_TDD)系統的調制精度的方法，包括對接收到的I路和Q路信號進行濾波抽取，并對所抽取的信號進行時間偏移調整和頻率偏移調整；對所述調整后的信號進行解調，生成測量信號，并對所述測量信號進行硬判，并對硬判后的信號重新調制，生成參考信號；將所述測量信號和參考信號相減，得到誤差信號，再根據誤差信號和參考信號計算得到誤差向量值(EVM)。本發明還公開了一種估計時分復用的正交頻分復用系統的調制精度的裝置。本發明方案解調后的信號一方面生成參考信號，另外一方面生成測量信號，無需信道譯碼的處理即可得到EVM，是一種可適用于OFDM_TDD系統的調制精度估計方案。文檔編號H04L27/26GK101499982SQ20081005720公開日2009年8月5日申請日期2008年1月30日優先權日2008年1月30日發明者倪慧娟,亮張,儷張,柴旭榮,武占宇,軍熊,策王,王勝勇,陳茂云,偉顧申請人:大唐移動通信設備有限公司