一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法技术

一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，通过对测试信号建模、估计子载波幅相值变化情况、对测试信号进行源端预失真处理、多次测量反复验证达到转发器EVM值的测试要求，解决了测试系统本身引入非线性器件而造成的转发器EVM测试精度不高的问题，达到系统中引入非线性器件后最大程度提升系统级EVM测试精度的目的。 1

A EVM test optimization method based on OFDM system satellite transponder

An optimization method of EVM test based on OFDM system satellite transponder is proposed. By modeling the test signal, estimating the variation of the amplitude and phase value of the subcarrier, the predistortion processing of the source end of the test signal and the repeated verification of multiple measurements to achieve the EVM value of the transponder, the test system itself is introduced to the nonlinear device. The accuracy of the transponder EVM test is not high enough to achieve the goal of maximally improving the EVM accuracy of the system level when the nonlinear device is introduced into the system. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法
本专利技术涉及一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，属于通信卫星领域。
技术介绍
随着卫星通信技术的不断发展，基于新通信体制的数字化有效载荷层出不穷，其中，多载波调制技术更是通信载荷将来一个主要趋势。正交频分复用(OFDM)是一种子载波相互混叠的多载波调制技术，其各个子载波在时域上相互正交，在频谱上部分重叠。未来的LTE体制通信卫星及超宽带体制通信卫星等均是依托OFDM核心技术而做预研。EVM性能是衡量OFDM体制下通信数字载荷中通信性能、通信协议正确性和信号传输质量的关键指标。因此针对OFDM体制下卫星载荷的EVM性能的高精度测试至关重要。测试通信卫星转发器的EVM性能，主要是对信号经过转发之后的EVM恶化情况进行测试。测试系统的测试发射机发出EVM性能足够好的测试信号，经过卫星转发后，由测试接收机接收。接收机通过帧同步、位同步、载波同步等一系列接收机同步算法之后，测量卫星转发输出信号的EVM性能，并据此来直接评估卫星转发器对转发信号的EVM恶化情况。在实际应用中，测试发射机发出信号的频率或者功率可能达不到卫星入口信号的要求(例如，频率不在卫星转发器的上行通带内，功率低于卫星接收机灵敏度等)，因此需要在测试发射机后端加入功率放大器或者变频器等非线性器件。此时，这种非线性器件的引入，会导致卫星转发器输入的测试信号EVM恶化，即变得非理想或者高于工程要求的3％，这将会造成转发器输出信号的EVM受到输入信号EVM恶化的影响，导致测试结果不准确，而这种测试误差完全是由测试系统本身所带来。专利技术内容本专利技术解决的技术问题是：针对测试系统本身引入非线性器件而造成的转发器EVM测试精度不高的问题，提出一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，提出了测试发射机的EVM预失真算法，最大程度提升系统级EVM测试精度。本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，步骤如下：(1)对经过非线性器件后的测试信号进行建模，并确定测试信号训练序列频域表达式及相关参数；(2)对测试信号进行下变频及模数转换，对转换后所得测试信号进行符号同步及载波同步，并进行FFT处理为频域信号；(3)利用最小二乘法对步骤(2)所得频域信号幅相值进行估计，得到测试信号的各个子载波经过非线性器件后的幅相变化值，并对所有幅相值进行比较得出幅相变化情况；(4)利用步骤(3)所得各子载波的幅相变化值对进入非线性器件前测试信号进行预失真处理，得到预失真后的发射测试信号；(5)实时计算输出步骤(4)所得的发射测试信号的EVM值，若所述EVM值达到测试要求，进行后续EVM值测试，否则重复进行步骤(2)～步骤(5)重新进行该子载波的幅相值估计及测试信号预失真处理。所述步骤(1)中测试信号训练序列为OFDM符号流，经过非线性器件后，子载波经历幅相衰落，所述建模为建立并行高斯衰落信道模型，测试信号训练序列频域表达式及相关参数如下：Y＝HX+N式中，Y为经过非线性器件之后转发器入口的的训练序列信号向量，X为发射机发出的进入非线性器件之前的已知训练序列，H为各子载波经过非线性器件后幅相变化的频域特性向量，N为各子载波加性噪声。所述测试信号训练序列相关参数具体表达式如下：所述步骤(3)中，利用最小二乘法估算各个子载波经过非线性器件后的幅相变化值计算方法如下：对H求偏导，可得式中，为各个子载波经过非线性器件后的幅相变化值。所述步骤(4)中，发射测试信号的预失真处理方法为：式中，为预失真后的发射测试信号幅相值。优选的，所述步骤(5)中测试信号本身的EVM值测试要求为低于3％。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术提供了一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，利用OFDM体制下通信载荷传输多载波信号的子载波间正交性，采用最小二乘方法，估计出引入非线性器件后的发射源信号在各个子信道上的幅相变化情况；(2)本专利技术根据算法估计结果对发射机IFFT之前的各个子信道的数据分别进行预失真，利用经过非线性器件之后的反补偿效果来抵消或是减小源信号EVM的恶化，通过提出的EVM预失真算法来修复测试信号经过非线性器件后的EVM损失，使得卫星转发器入口测试信号的EVM性能更优，进一步提高系统级测试精度。附图说明图1为专利技术提供的卫星转发器EVM性能测试连接结构图；图2为专利技术提供的系统中加入非线性器件之后的EVM测试连接结构图；图3为专利技术提供的EVM测试系统中发射机内部原理框图；图4为专利技术提供的测试信号幅相变化估计及预失真的原理框图；图5为专利技术提供的并行高斯信道模型图；图6为专利技术的实施步骤流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。正常测试时，如图1所示，测试信号由发射机发射至被测转发器，通过接收机测量输出信号的EVM值。当测试信号不满足转发器入口信号要求时，如图2所示，在发射机和被测转发器之间加入非线性器件，非线性器件一般为放大器、变频器等器件。测试发射机的内部原理框图如图3所示，测试原始数据首先经过信道编码，然后进行星座映射、插入导频，进行IFFT形成OFDM符号，最后经过数模变换及上变频形成最终的测试信号，输入被测转发器。测试卫星转发器转发信号的EVM性能，最重要的一点就是要求被测转发器的输入测试信号具有足够理想的EVM性能，这样才能使得测试接收机测出的转发器输出信号的EVM值完全反映出转发器本身的EVM性能。因此，测试系统中，若引入非线性器件，则必然会造成被测转发器输入测试信号的EVM恶化，因此需要首先估计出非线性器件的引入对转发器输入的测试信号的EVM恶化情况(即信号的幅相变化情况)，然后再根据幅相变化估计结果对发射机内部的测试信号进行EVM预失真，最后测量转发器入口信号的EVM值，以满足测试要求(工程上一般要求输入测试信号的EVM值低于3％)。发射机产生的测试信号中，每个OFDM符号数据之前，都有训练序列，训练序列包含的子载波数目与测试信号OFDM符号中的子载波数目相同，且训练序列在每一个子载波上经历的幅相变化与测试信号OFDM符号在每一个子载波上经历的幅相变化相同。本专利技术利用训练序列，完成对发射测试信号幅相变化的估计，并进而完成对发射机信号EVM预失真处理。测试信号幅相变化估计及预失真的原理框图如图4所示，首先对输入被测转发器的信号进行提取和预处理，接着对测试信号的幅相变化进行最小二乘估计，最后利用估计结果对源端信号进行预失真处理。如图6所示，本专利技术的实现步骤如下：(1)、对经过非线性器件后的测试信号建模测试信号的训练序列同样为OFDM符号流，在经过非线性器件之后，可以认为每一个子载波都经历了不同的幅相衰落和高斯噪声。因此，可以将经过非线性器件后的测试信号训练序列建模为经过了一个如图5所示的并行高斯衰落信道模型。因此经过了非线性器件之后的转发器入口的测试信号训练序列频域表达式如下：Y＝HX+N其中，Y为经过非线性器件之后转发器入口的的训练序列信号向量，对应的X为发射机发出的进入非线性器件之前的已知训练序列，H是各个子载波经过非线性器件之后幅相变化的频域特性向量，N为各个子载波上的加性噪声，(2)、对测试信号进行提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，其特征在于步骤如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，其特征在于步骤如下：(1)对经过非线性器件后的测试信号进行建模，并确定测试信号训练序列频域表达式及相关参数；(2)对测试信号进行下变频及模数转换，对转换后所得测试信号进行符号同步及载波同步，并进行FFT处理为频域信号；(3)利用最小二乘法对步骤(2)所得频域信号幅相值进行估计，得到测试信号的各个子载波经过非线性器件后的幅相变化值，并对所有幅相值进行比较得出幅相变化情况；(4)利用步骤(3)所得各子载波的幅相变化值对进入非线性器件前测试信号进行预失真处理，得到预失真后的发射测试信号；(5)实时计算输出步骤(4)所得的发射测试信号的EVM值，若所述EVM值达到测试要求，进行后续EVM值测试，否则重复进行步骤(2)～步骤(5)重新进行该子载波的幅相值估计及测试信号预失真处理。2.根据权利要求1所述的一种基于OFDM体制卫星转发器的EVM测试优化方法，其特征在于：所述步骤(1)中测试信号训练序列为OFDM符号流，经过非线性器件后，子载波经历幅相衰落，所述建模为建立并行高斯衰落信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，杨冬雪，周慧，解索非，满梓峰，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11