一种自适应校正的EVM测试系统及方法与流程

一种自适应校正的evm测试系统及方法
技术领域
1.本发明涉及evm测试，特别是涉及一种自适应校正的evm测试系统及方法。


背景技术：

2.传统evm测试方法为了对测试信号进行估计采用三种方式：1.频域校正法基于快速傅里叶变换，在频谱范围内搜索频偏估计值以实现测试信号的频偏校正；2.时域校正法基于信号的自相关特性，在相关值范围内计算频偏估计值以实现测试信号的频偏校正；3.补偿校正法基于偏移相角的补偿，将算法估计的偏移相角值直接补偿到测试信号中以实现测试信号的频偏校正。在参考信号估计方面，传统evm测试方法采用对校正后的测试信号解调再调制的方式。
3.频域校正法中，在测试信号长度有限的情况下会产生不可忽视的估计误差，导致需要采用插值法提高频谱分辨率等方式提高测试精度，间接提高了方法复杂度。时域校正法中，相同相关时延长度下的估计范围与估计精度之间相互矛盾，导致无法保证方法拥有较大估计范围的同时拥有较高的估计精度。补偿校正法中，方法需要针对每个符号遍历搜查滤波器最佳系数以实现对测试信号的频偏补偿，导致方法计算量巨大，收敛速度慢。除此之外，传统构造参考信号的方式实现过程繁杂，这样会造成evm测试方法整体计算量提高，实现速度过慢。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自适应校正的evm测试系统及方法，以估计误差为代价函数自适应调整lms横向滤波器系数，实现对测试信号的频偏补偿，同时，针对参考信号的构造提出的相角差分法，在利用滤波器进行频偏校正的同时就完成了参考信号的构造，相较于传统测试方法更加简单。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种自适应校正的evm测试系统，包括：信号估计子系统、npsk信号源、信号类型检测单元、evm测试单元和evm测试结果输出单元；
6.所述npsk信号源，用于产生多种模式的psk信号，作为evm测试方法的测试信号，并传输给信号类型检测单元；
7.所述信号类型检测单元，用于对来自npsk信号源的测试信号类型进行判断，并对测试信号进行复数混频得到i/q路的测试信号，并进行滤波后，将得到的测试信号与判断结果传输给信号估计子系统；
8.所述信号估计子系统，用于进行测试信号和参考信号的估计，并将估计结果传输给evm测试单元；
9.所述evm测试单元，用于接收来自信号估计子系统的估计结果，计算测试信号的evm值，并将结果通过evm测试结果输出单元对外输出。
10.其中，所述信号估计子系统包括evm测试信号估计模块和evm参考信号估计模块；
11.所述evm测试信号估计模块包括初始配置单元、lms横向滤波器、自适应权值控制单元和残余相偏校正单元；所述evm参考信号估计模块包括相角差分单元、迭代检测单元和evm参考信号生成单元；
12.所述初始配置单元，用于依据信号类型检测单元的判断结果，确定和配置lms横向滤波器的初始权值及初始期望相角，并接收测试信号传输给lms横向滤波器；
13.所述lms横向滤波器，用于对接收到的测试信号进行频偏校正处理，并将处理得到的测试信号分别传输给相角差分单元、自适应权值控制单元和残余相偏校正单元；
14.所述相角差分单元，用于对lms横向滤波器输出的测试信号进行相角估计，得到频偏校正后的测试信号各个符号间的相角差分值，传输给迭代检测单元；
15.所述迭代检测单元，用于接收来自相角差分单元的相角差分值，并将相角差分值进行区间划分，不同的区间归属对应不同的期望相角差分值；同时将当前时刻的期望相角差分值与上一时刻信号的期望相角进行叠加得到当前时刻信号的期望相角，并传输给自适应权值控制单元和evm参考信号生成单元；
16.所述自适应权值控制单元，用于接收来自迭代检测单元当前时刻信号的期望相角，并对期望相角进行映射处理得到当前时刻信号的期望值，即期望信号；将期望信号与lms横向滤波器输出的测试信号相减以得到当前时刻的估计误差；以估计误差为代价函数实现lms横向滤波器权值的自适应性调整；
17.所述evm参考信号生成单元,用于接收来自迭代检测单元的期望相角，并根据npsk信号的映射规则对期望相角进行星座映射得到测试信号的参考信号，将处理得到的参考信号送至残余相偏校正单元和evm测试单元；
18.所述残余相偏校正单元，用于接收来自lms横向滤波器的测试信号及来自evm参考信号生成单元的参考信号，以参考信号为标准计算测试信号的残余相偏的平均值，并利用平均相偏对测试信号进行相偏校正，将处理得到的测试信号送至evm测试单元。
19.进一步地，所述初始配置单元中保存有每一种测试信号类型所对应的初始权值及初始期望相角，在接收到测试信号类型的判断结果后，查找到对应的初始权值及初始期望相角，对lms横向滤波器进行配置。
20.一种自适应校正的evm测试方法，包括以下步骤：
21.s1.npsk信号源产生多种模式的psk信号，作为evm测试方法的测试信号，并传输给信号类型检测单元；
22.s2.信号类型检测单元对来自npsk信号源的测试信号类型进行判断，并对测试信号进行复数混频得到i/q路的测试信号，进行滤波后，将得到的测试信号与判断结果传输给初始参数配置单元；后续步骤也都是基于i/q两路对信号进行处理的。
23.s3.初始配置单元依据信号类型检测单元的判断结果，确定和配置lms横向滤波器的初始权值及初始期望相角，并接收测试信号传输给lms横向滤波器；
24.s4.lms横向滤波器对接收到的测试信号进行频偏校正处理，并将处理得到的测试信号分别传输给相角差分单元、自适应权值控制单元和残余相偏校正单元；
25.s5.相角差分单元对lms横向滤波器输出的测试信号进行相角提取，然后对测试信号的相角进行差分运算，得到测试信号的相角差分值，传输给迭代检测单元；
26.s6.迭代检测单元接收来自相角差分单元的相角差分值，进行处理得到当前时刻
的期望相角，传输给自适应权值控制单元和evm参考信号生成单元；
27.s7.自适应权值控制单元，接收来自迭代检测单元当前时刻信号的期望相角，并计算当前时刻的估计误差；以估计误差为代价函数实现lms横向滤波器权值的自适应性调整；
28.s8.evm参考信号生成单元接收来自迭代检测单元的期望相角，并根据npsk信号的映射规则对期望相角进行星座映射得到测试信号的参考信号，将处理得到的参考信号送至残余相偏校正单元和evm测试单元；其中，生成的参考信号也是i/q路信号；
29.s9.残余相偏校正单元接收来自lms横向滤波器的测试信号及来自evm参考信号生成单元的参考信号，以参考信号为标准计算测试信号的残余相偏的平均值，并利用平均相偏对测试信号进行相偏校正，将处理得到的测试信号送至evm测试单元；
30.s10.evm测试单元接收来自信号估计子系统的估计结果，依据evm计算公式,计算测试信号的evm值，并将结果通过evm测试结果输出单元对外输出：
31.其中，evm计算公式为：
[0032][0033]
n为帧长，e
i
为误差信号的i路，e
q
为误差信号的q路，d
i
为参考信号的i路，d
q
为参考信号的q路。
[0034]
进一步地，所述步骤s6包括：
[0035]
s601.迭代检测单元接收来自相角差分单元的相角差分值，并将相角差分值进行区间划分，设定不同区间对应的期望相角差分值；
[0036]
s602.迭代检测单元确定当前时刻相角差分值所在区间，将该区间对应的期望相角差分值与上一时刻信号的期望相角进行叠加得到当前时刻信号的期望相角，并传输给自适应权值控制单元和evm参考信号生成单元；
[0037]
对于第一个时刻，设置一个初始值与期望相角差分值相加得到该时刻的期望相角。
[0038]
进一步地，所述步骤s7包括以下子步骤：
[0039]
自适应权值控制单元接收来自迭代检测单元当前时刻信号的期望相角，并对期望相角进行映射处理得到当前时刻信号的期望值，即期望信号；
[0040]
将期望信号与lms横向滤波器输出的测试信号相减以得到当前时刻的估计误差；以估计误差为代价函数实现lms横向滤波器权值的自适应性调整。
[0041]
权值的自适应调整方式如下：
[0042]
基于lms准则的自适应横向滤波器，输入信号x
k
通过滤波器权向量w
k
的加权作用，逐次逼近期望信号d
k
，产生输出响应y
k
，并将其与期望信号d
k
进行比较，形成估计误差e
k
；e
k
通过lms算法对滤波器权值进行调整，最终使e
k
的均方值最小；lms横向滤波器权值调整的公式如下：
[0043]
其中μ为迭代因子，u为输入向量，e为估计误差。
[0044]
进一步地，所述步骤s9包括以下子步骤：
[0045]
s901.残余相偏校正单元接收来自lms横向滤波器的测试信号及来自evm参考信号
生成单元的参考信号，并对测试信号和参考信号进行处理，提取测试信号和参考信号的相角；
[0046]
s902.残余相偏校正单元将测试信号和参考信号的相角进行相减，得到测试信号相对于参考信号的残余相偏值；接着以帧为单位，计算当前帧测试信号的残余相偏平均值；
[0047]
残余相偏平均值计算公式如下：
[0048]
其中n为帧长，phase_ref
k
为参考信号的相角，phase_y
k
为测试信号的相角；
[0049]
s903.残余相偏校正单元将残余相偏的平均值与测试信号当前帧的相角值相加，从而实现测试信号的相偏校正；
[0050]
测试信号相偏校正计算公式如下：
[0051]
phase_y
k
＝phase_y
k
mean_phase k＝1,2
…
n，其中n为帧长，mean_phase为测试信号残余相偏平均值，phase_y
k
为测试信号的相角。
[0052]
本发明的有益效果是：本发明以估计误差为代价函数自适应调整lms横向滤波器系数，实现对测试信号的频偏补偿，同时，针对参考信号的构造提出的相角差分法，在利用滤波器进行频偏校正的同时就完成了参考信号的构造，相较于传统测试方法更加简单。
附图说明
[0053]
图1为本发明的系统原理框图；
[0054]
图2为本发明的方法流程图；
[0055]
图中，1
‑
npsk信号源，2
‑
信号类型检测单元，3
‑
初始配置单元，4
‑
lms横向滤波器，5
‑
相角差分单元，6
‑
迭代检测单元，7
‑
自适应权值控制单元，8
‑
evm参考信号生成单元，9
‑
残余相偏校正单元，10
‑
evm测试单元，11
‑
evm测试结果输出单元。
具体实施方式
[0056]
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0057]
为了提高evm测试范围，降低算法复杂度，本发明提出了一种自适应校正的evm测试方法。该evm测试方法以估计误差为代价函数自适应调整lms横向滤波器系数，实现对测试信号的频偏补偿。同时，针对参考信号的构造提出了一种相角差分法，在利用滤波器进行频偏校正的同时就完成了参考信号的构造，避免了传统测试方法的繁杂。本发明提出的自适应校正的evm测试方法是一种简单高效、测试精度高的解决方案，具体地：
[0058]
如图1所示，一种自适应校正的evm测试系统，包括：信号估计子系统、npsk信号源1、信号类型检测单元2、evm测试单元10和evm测试结果输出单元11；
[0059]
所述npsk信号源1，用于产生多种模式的psk信号，作为evm测试方法的测试信号，并传输给信号类型检测单元2；
[0060]
所述信号类型检测单元2，用于对来自npsk信号源1的测试信号类型进行判断，并对测试信号进行复数混频得到i/q路的测试信号，并进行滤波后，将得到的测试信号与判断结果传输给信号估计子系统；
[0061]
所述信号估计子系统，用于进行测试信号和参考信号的估计，并将估计结果传输给evm测试单元10；
[0062]
所述evm测试单元10，用于接收来自信号估计子系统的估计结果，计算测试信号的evm值，并将结果通过evm测试结果输出单元11对外输出。
[0063]
其中，所述信号估计子系统包括evm测试信号估计模块和evm参考信号估计模块；
[0064]
所述evm测试信号估计模块包括初始配置单元3、lms横向滤波器4、自适应权值控制单元7和残余相偏校正单元9；所述evm参考信号估计模块包括相角差分单元5、迭代检测单元6和evm参考信号生成单元8；
[0065]
所述初始配置单元3，用于依据信号类型检测单元2的判断结果，确定和配置lms横向滤波器4的初始权值及初始期望相角，并接收测试信号传输给lms横向滤波器4；
[0066]
所述lms横向滤波器4，用于对接收到的测试信号进行频偏校正处理，并将处理得到的测试信号分别传输给相角差分单元5、自适应权值控制单元7和残余相偏校正单元9；
[0067]
所述相角差分单元5，用于对lms横向滤波器4输出的测试信号进行相角估计，得到频偏校正后的测试信号各个符号间的相角差分值，传输给迭代检测单元6；
[0068]
所述迭代检测单元6，用于接收来自相角差分单元5的相角差分值，并将相角差分值进行区间划分，不同的区间归属对应不同的期望相角差分值；同时将当前时刻的期望相角差分值与上一时刻信号的期望相角进行叠加得到当前时刻信号的期望相角，并传输给自适应权值控制单元7和evm参考信号生成单元8；
[0069]
所述自适应权值控制单元7，用于接收来自迭代检测单元6当前时刻信号的期望相角，并对期望相角进行映射处理得到当前时刻信号的期望值，即期望信号；将期望信号与lms横向滤波器4输出的测试信号相减以得到当前时刻的估计误差；以估计误差为代价函数实现lms横向滤波器权值的自适应性调整；
[0070]
所述evm参考信号生成单元8,用于接收来自迭代检测单元6的期望相角，并根据npsk信号的映射规则对期望相角进行星座映射得到测试信号的参考信号，将处理得到的参考信号送至残余相偏校正单元9和evm测试单元10；
[0071]
所述残余相偏校正单元9，用于接收来自lms横向滤波器4的测试信号及来自evm参考信号生成单元8的参考信号，以参考信号为标准计算测试信号的残余相偏的平均值，并利用平均相偏对测试信号进行相偏校正，将处理得到的测试信号送至evm测试单元10。
[0072]
进一步地，所述初始配置单元3中保存有每一种测试信号类型所对应的初始权值及初始期望相角，在接收到测试信号类型的判断结果后，查找到对应的初始权值及初始期望相角，对lms横向滤波器4进行配置。
[0073]
如图2所示，一种自适应校正的evm测试方法，包括以下步骤：
[0074]
s1.npsk信号源1产生多种模式的psk信号，作为evm测试方法的测试信号，并传输给信号类型检测单元2；
[0075]
s2.信号类型检测单元2对来自npsk信号源1的测试信号类型进行判断，并对测试信号进行复数混频得到i/q路的测试信号，进行滤波后，将得到的测试信号与判断结果传输给初始参数配置单元3；后续步骤也都是基于i/q两路对信号进行处理的；
[0076]
s3.初始配置单元3依据信号类型检测单元2的判断结果，确定和配置lms横向滤波器4的初始权值及初始期望相角，并接收测试信号传输给lms横向滤波器4；
[0077]
s4.lms横向滤波器对接收到的测试信号进行频偏校正处理，并将处理得到的测试信号分别传输给相角差分单元5、自适应权值控制单元7和残余相偏校正单元；
[0078]
s5.相角差分单元5对lms横向滤波器4输出的测试信号进行相角提取，然后对测试信号的相角进行差分运算，得到测试信号的相角差分值，传输给迭代检测单元6；
[0079]
s6.迭代检测单元6接收来自相角差分单元5的相角差分值，进行处理得到当前时刻的期望相角，传输给自适应权值控制单元7和evm参考信号生成单元8；
[0080]
s7.自适应权值控制单元7，接收来自迭代检测单元6当前时刻信号的期望相角，并计算当前时刻的估计误差；以估计误差为代价函数实现lms横向滤波器权值的自适应性调整；
[0081]
s8.evm参考信号生成单元8接收来自迭代检测单元6的期望相角，并根据npsk信号的映射规则对期望相角进行星座映射得到测试信号的参考信号，将处理得到的参考信号送至残余相偏校正单元9和evm测试单元10；其中，生成的参考信号也是i/q路信号；
[0082]
s9.残余相偏校正单元9接收来自lms横向滤波器4的测试信号及来自evm参考信号生成单元8的参考信号，以参考信号为标准计算测试信号的残余相偏的平均值，并利用平均相偏对测试信号进行相偏校正，将处理得到的测试信号送至evm测试单元10；
[0083]
s10.evm测试单元10接收来自信号估计子系统的估计结果，依据evm计算公式,计算测试信号的evm值，并将结果通过evm测试结果输出单元11对外输出。
[0084]
其中，evm计算公式为：
[0085][0086]
n为帧长，e
i
为误差信号的i路，e
q
为误差信号的q路，d
i
为参考信号的i路，d
q
为参考信号的q路。
[0087]
进一步地，所述步骤s6包括：
[0088]
s601.迭代检测单元6接收来自相角差分单元5的相角差分值，并将相角差分值进行区间划分，设定不同区间对应的期望相角差分值；
[0089]
首先，以npsk信号源1产生的qpsk信号时为例：
[0090]
qpsk信号的理想状态即期望信号的相角状态有四种可能那么两个不同时刻的期望信号相角相减得到的相角差分值就有7个可能测试信号的相角范围为[
‑
π,π]，那么当前时刻信号的相角phase_y
k
与上一时刻测试信号的相角phase_y
k
‑1相减得到的差分值d_phase_y
k
＝phase_y
k
‑
phase_y
k
‑1的范围应该为[
‑
2π,2π]。测试信号由于噪声等因素的影响，其相角差分值达不到理想状态而是在这7个值上下浮动，所以针对浮动这一问题对相角差分范围[
‑
2π,2π]进行了区间划分。比如
测试信号的相角差分值在上下浮动都是可接受的范围，那么就得到了区间同理，针对测试信号的相角差分值，可以将相角差分范围[
‑
2π,2π]划分成9个区间，分别为：间，分别为：各个区间的详细对应关系如下：
[0091][0092]
s602.迭代检测单元6确定当前时刻相角差分值所在区间，将该区间对应的期望相角差分值与上一时刻信号的期望相角进行叠加得到当前时刻信号的期望相角，并传输给自适应权值控制单元(7)和evm参考信号生成单元8；
[0093]
对于第一个时刻，设置一个初始值与期望相角差分值相加得到该时刻的期望相角。
[0094]
以区间为例，若测试信号的相角差分变换值属于区间则说明当前时刻测试信号对应的期望信号相角差分值：
[0095][0096]
那么当前时刻信号的期望相角：
[0097][0098]
进一步地，所述步骤s7包括以下子步骤：
[0099]
自适应权值控制单元7接收来自迭代检测单元6当前时刻信号的期望相角，并对期
望相角进行映射处理得到当前时刻信号的期望值，即期望信号；
[0100]
将期望信号与lms横向滤波器4输出的测试信号相减以得到当前时刻的估计误差；以估计误差为代价函数实现lms横向滤波器权值的自适应性调整。
[0101]
权值的自适应调整方式如下：
[0102]
基于lms准则的自适应横向滤波器，输入信号x
k
通过滤波器权向量w
k
的加权作用，逐次逼近期望信号d
k
，产生输出响应y
k
，并将其与期望信号d
k
进行比较，形成估计误差e
k
；e
k
通过lms算法对滤波器权值进行调整，最终使e
k
的均方值最小；lms横向滤波器权值调整的公式如下：
[0103]
其中μ为迭代因子，u为输入向量，e为估计误差。
[0104]
进一步地，所述步骤s9包括以下子步骤：
[0105]
s901.残余相偏校正单元9接收来自lms横向滤波器4的测试信号及来自evm参考信号生成单元8的参考信号，并对测试信号和参考信号进行处理，提取测试信号和参考信号的相角；
[0106]
s902.残余相偏校正单元9将测试信号和参考信号的相角进行相减，得到测试信号相对于参考信号的残余相偏值；接着以帧为单位，计算当前帧测试信号的残余相偏平均值；
[0107]
残余相偏平均值计算公式如下：
[0108]
其中n为帧长，phase_ref
k
为参考信号的相角，phase_y
k
为测试信号的相角；
[0109]
s903.残余相偏校正单元9将残余相偏的平均值与测试信号当前帧的相角值相加，从而实现测试信号的相偏校正；
[0110]
测试信号相偏校正计算公式如下：
[0111]
phase_y
k
＝phase_y
k
mean_phase k＝1,2
…
n，其中n为帧长，mean_phase为测试信号残余相偏平均值，phase_y
k
为测试信号的相角。
[0112]
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。