一种基于高斯白噪声的可调EVM矢量信号产生方法技术

本发明专利技术涉及一种基于高斯白噪声的EVM可调矢量信号产生方法，方法包括以下步骤：一是高斯白噪声环境下EVM与SNR的理论关系构建；二是EVM可调矢量信号产生方法。该方法基于高斯白噪声环境下SNR与EVM的数学解析关系，利用高斯白噪声与矢量信号合成，通过控制SNR产生所需EVM值的矢量信号。该方法产生的信号在星座图上会以理想星座点为中心呈高斯分布，贴近实际信号，满足矢量信号分析仪期间核查的全面覆盖的要求，同时可作为矢量信号分析校准装置使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高斯白噪声的可调EVM矢量信号产生方法
本专利技术涉及一种基于高斯白噪声的可调EVM矢量信号产生方法。属于仪器仪表领域。
技术介绍
作为数字信号发生器校准装置的主标准器为矢量信号分析仪，在对数字信号发生器进行校准时，测量的数字信号的误差矢量幅度(EVM，ErrorVectorMagnitude)均是仪器的剩余EVM，数值较小，通常小于1％，但在外场，如通信卫星地面站测试等应用场合，信号通过空间传输，数字调制信号的EVM值很大，甚至会超过10％。为了实现对矢量信号分析仪进行量值传递和在校其准周期内进行期间核查以确保其可靠性，必须使用EVM可调矢量信号，目前无商业仪器能提供此功能。已见报道的产生EVM可调的矢量信号的方法有二种：一是基于连续波或者调幅调相波进行模拟的方法，该方法需要对矢量信号分析仪进行特殊的设定后才能解调矢量调制误差，产生的并非真实信号，且仅适用于MPSK(multiplephaseshiftkeying)；二是基于预设基带星座图的方式实现可调EVM信号的输出，通过设计矢量信号发生器的基带星座图使得其星座图与矢量信号分析的星座图产生差异，从而产生EVM可控的矢量信号，该方法虽能稳定输出EVM可调的矢量信号，但并非自然信号，产生的信号会在星座图上偏离理想星座点固定距离并集中于一点，仅能验证矢量信号分析仪在某个点上的测量能力，不满足矢量信号分析仪期间核查的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于高斯白噪声环境下SNR(signalnoiseratio)与EVM的理论关系，利用高斯白噪声和矢量信号合成产生EVM可调的矢量信号，产生的信号在星座图上以理想星座点为中心成高斯分布，可有效解决矢量信号分析仪的期间核查问题。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于高斯白噪声的EVM可调矢量信号产生方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、高斯白噪声环境下EVM与SNR的理论关系构建在加性高斯白噪声环境下，SNR的直接测量值可以表示为：式中：SNR----信号的信噪比；It----信号的同相分量，单位mW；Qt----信号的正交分量，单位mW；nI，t----噪声的同相分量，单位mW；nQ,t----噪声的同相分量，单位mW；T----统计符号的个数；在星座图上，EVMRMS表示为：式中：EVMRMS----矢量误差幅度的有效值；T----统计符号的个数；P0----理想星座的归一化功率；nI,t----第t个符号时，噪声的归一化同相分量；nQ,t----第t个符号时，噪声的归一化正交分量；在高斯白噪声环境下，当统计的点数足够多时，P0近似为：式中参量的定义与公式(1)中定义相同，即当T>>N时：SNRdB≈-20logEVMRMS(5)式中：SNRdB----信号噪声功率比，单位为dB；EVMRMS----矢量误差幅度有效值；步骤二、EVM可调矢量信号产生方法系统由数字信号发生器、噪声信号发生器、合路器、射频线缆构成以及频谱仪构成，数字信号发生器产生的数字调制信号与噪声发生器产生的噪声经合路器合成后输出：1)设置矢量信号发生器输出数字调制信号，输出功率为P1；2)打开信号频谱分析仪的矢量信号分析功能，设置测量参数与的数字调制信号一致，使得信号正常解调信号(T>>N)，切换至频谱分析功能，使用频谱仪标定数字调制信号的99％的能量带宽W；3)关闭矢量信号发生器的输出，打开噪声信号发生器的噪声发生功能并设置输出，中心频率与矢量信号发生器输出一致，利用信号频谱分析仪的频谱仪功能测量W带宽内的通道噪声功率，将要产生的数字调制信号的EVM数值代入公式(5)计算SNR，通带噪声功率设置为P1-SNR，调节噪声发生器的输出使得频谱仪测量W带宽内的噪声功率为P1-SNR；4)同时设置矢量信号发生器和噪声发生器输出，得到所需EVM值的数字调制信号。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术基于高斯白噪声的EVM可调矢量信号产生方法，该方法基于高斯白噪声环境下SNR与EVM的数学解析关系，解算待输出矢量信号的EVM对应的SNR，利用高斯白噪声与矢量信号合成，并精确标定合成信号的SNR，从而输出所需EVM值的矢量信号。该方法利用高斯白噪声与矢量信号合成，产生的信号在星座图上会以理想星座点为中心呈高斯分布，贴近实际信号，满足矢量信号分析仪期间核查的全面覆盖的要求，同时可作为矢量信号分析校准装置使用。附图说明图1为本专利技术实施例EVM可调矢量信号发生系统框图；图2为本专利技术实施例EVM可调矢量信号发生系统硬件连接图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。本实施例中的一种基于高斯白噪声的EVM可调矢量信号产生方法，方法包括以下步骤：一是高斯白噪声环境下EVM与SNR的理论关系构建；二是EVM可调矢量信号产生方法。实施过程步骤一、高斯白噪声环境下EVM与SNR的理论关系构建在加性高斯白噪声环境下，SNR的直接测量值可以表示为：式中：SNR----信号的信噪比。It----信号的同相分量，单位mW。Qt----信号的正交分量，单位mW。nI,t----噪声的同相分量，单位mW。nQ,t----噪声的同相分量，单位mW。T----统计符号的个数。在星座图上，EVMRMS可以表示为：式中：EVMRMS----矢量误差幅度的有效值。Sn----测量数据流中第n个归一化符号。Srn---为对应Sn的归一化理想星座点。N----为星座图上的星座点数。公式(2)中参数不能用未归一化的数值来替代，因为测量星座和理想星座中的归一化系数并不相同，理想符号的归一化系数可用公式(3)表示。式中：A----归一化系数，单位V。T----统计符号的个数。Pv----T个符号的总能量，单位mW。当T>>N时Pv---T个符号的总能量，单位mW。VI,t----第t个符号的同相分量的电压值，单位V。VQ,t----第t个符号的正交分量的电压值，单位V。T----统计符号的个数。理想星座的归一化系数只与星座图中N个不同星座点有关，所以其归一化系数可只对N不同星座点做统计，理想星座的归一化系数可表示为：式中：Ar----归一化系数，单位V。N----理想星座图中，星座点的个数。P'v,----理想星座图中，所有星座点的总功率，单位为mW。VIr,t----理想星座图中，第n个符号的同相分量的电压值，单位V。VQr,t----理想星座图中，第n个符号的正交分量的电压值，单位V。将公式(3)、(5)代入到公式(2)中化简得到：式中：T----统计符号的个数。N----理想星座图中星座点的个数。It----第t个符号的归一化同相分量。Qt----第t个符号的归一化正交分量。Ir,t----第t个理想符号的归一化同相分量。Qr,t----第t个理想符号的归一化正交分量。在高斯白噪声环境下，公式(6)的分母可理解为归一化的理想星座的归一化功率，分子可理解为由于白噪声的影响致使实际信号与理想信号产生的差异，具体到|It-Ir,t|2则表示在t时刻噪声的同相分量引起的差异，同理|Qt-Qr,t|2则表示在t时刻噪声的正交分量引起的差异，将It本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高斯白噪声的EVM可调矢量信号产生方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一、高斯白噪声环境下EVM与SNR的理论关系构建在加性高斯白噪声环境下，SNR的直接测量值可以表示为：

【技术特征摘要】
1.一种基于高斯白噪声的EVM可调矢量信号产生方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一、高斯白噪声环境下EVM与SNR的理论关系构建在加性高斯白噪声环境下，SNR的直接测量值可以表示为：式中：SNR----信号的信噪比；It----信号的同相分量，单位mW；Qt----信号的正交分量，单位mW；nI,t----噪声的同相分量，单位mW；nQ,t----噪声的同相分量，单位mW；T----统计符号的个数；在星座图上，EVMRMS表示为：式中：EVMRMS----矢量误差幅度的有效值；T----统计符号的个数；P0----理想星座的归一化功率；nI,t----第t个符号时，噪声的归一化同相分量；nQ,t----第t个符号时，噪声的归一化正交分量；在高斯白噪声环境下，当统计的点数足够多时，P0近似为：式中参量的定义与公式(1)中定义相同，即当T>>N时：SNRdB≈-20logEVMRMS(5)式中：SNRdB----信号噪声功率比，单位为dB；...

【专利技术属性】
技术研发人员：余清华，沈小青，邱斌，丛波，周海渊，夏伟，王志虎，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六八六部队，
类型：发明
国别省市：江苏,32