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矢量调制分析基础

时间:06-20 来源:mwrf 点击:

检测的比特,再结合对调制类型和滤波的了解,可以确定理想信号。

选择正确的解调基带滤波可能并不像想象中的那么简单直接,尤其是对于分布式系统。例如,北美数字蜂窝(NADC) 标准采用分布式滤波; 在发射机和接收机中都使用了根升余弦滤波器。参见图9。在VSA 解调里,针对I-Q 测量波形使用一个根升余弦滤波器( 与系统接收机滤波匹配,系统发射机含有一个类似滤波器)。对于I-Q 参考波形,您可以使用一个升余弦滤波器( 与整体系统信道滤波匹配)。这是因为平方根( 升余弦) 乘以平方根( 升余弦) 的结果就等于升余弦滤波器。

表1 显示了一些常用的滤波器类型以及测量和参考滤波器基于发射机滤波器类型的选择示例。

表1. 常用的发射机滤波器类型

滤波器 α 和BT 带宽时间产品

可精确代表被测系统的另一个滤波器参数是滤波器带宽系数,定意为滤波器 α 或BT。每个滤波器类型将会有一个对应的滤波器带宽系数; Nyquist 滤波器使用 α,高斯滤波器使用BT。解调器对测量滤波器和参考滤波器使用相同的 α 或BT 值。

根据具体的应用需求,数字通信使用许多滤波器类型,传统上,使用Nyquist ( 升余弦) 滤波器是因为它能最小化ISI 。如图10 所示,Nyquist 滤波器脉冲响应的峰值幅度出现在符号时刻t = 0 幅度时,而在所有其它符号时刻为零。也就是说,该响应在符号周期的整数倍(1 除以 fs) 通过零点。这意味着Nyquist 已过滤的符号不会干扰周围的符号( 即符号间干扰为零)。虽然Nyquist 滤波器可最大限度地减少ISI,但对于有些应用ISI 并不是最重要的标准。另外两种常用的滤波器类型是高斯滤波器和Chebyshev 滤波器。高斯滤波器不具备最佳的ISI 特性,但在平衡载波功率、占用带宽和符号时钟恢复方面具有优势。它通常使用在GSM ( 全球移动通信系统) 的无线电话系统中。Chebyshev 滤波器具有陡降特性,能够有效减少对相邻信道的功率泄漏。

Chebyshev 滤波器通常应用在使用CDMA ( 码分多址) 调制方案的无线电话系统中,例如cdmaOne 和cdma2000。除了这里探讨的类型外,数字通信领域还采用许多其它类型的滤波器。

图10. Nyquist 滤波器最大限度地降低符号间干扰(ISI)。

Alpha

Alpha (α) 描述了Nyquist ( 升余弦) 滤波器的滚降程度。参见图10。Alpha也称为滚降或多余带宽因子。α 值较高,则会增加理论最小值之外的带宽。调制原理指出,发射一个信号所需的最小带宽等于符号率的一半。不过,要实现这个系统带宽,需要一个完美的砖墙式( 矩形) 滤波器,也就是 α 等于0,占用带宽等于符号率。但砖墙式滤波器并不能实现,所以实际中的通信系统一般采用 α 等于0.3 的滤波器。α 值为0.3 意味着滤波器将使用比理论最小值多30% 的占用带宽。这个值是频谱效率和最小ISI 的一个很好的折衷。对于给定 α 的占用带宽近似等于采样率乘以(1 + α)。

BT — 带宽时间产品

BT ( 带宽时间产品) 是高斯滤波器对应的滤波器系数,描述了这个滤波器的滚降程度。高斯滤波器通常使用0.3 ~ 0.5 的BT 值。

解调分析

一旦用户提供了输入配置,解调器就利用它们并通过DSP 以块状格式接收来自VSA 可用样本存储器的I-Q 时间数据。VSA 软件能够接收来自外部硬件( 例如Agilent X 系列信号分析仪或Infiniium 系列示波器) 或记录文件的I-Q 时间数据。解调器使用所提供的中心频率和符号率锁定载波,并且从调制载波上恢复符号时钟。注意,解调器参考时钟不需要与源时钟锁定。解调算法自动提供载波和符号锁定; 不必提供额外的源时钟输入。然后信号通过补偿过程应用增益和相位校正。补偿数据( 例如幅度幅度偏差和I-Q 偏置误差数据) 被存储并可以在误差汇总表中查看。随后,应用数字基带滤波以恢复基带I-Q 波形(I-Q 测量时间数据)。将已恢复的I-Q 波形送入到符号检测器,基于具体的调制格式来尝试确定发射的符号。从符号块中,解码和恢复串行数据比特(1 和0)。参考产生器使用已检测的符号再结合调制格式、符号率以及特定滤波,从而合成一组理想的I-Q 参考基带波形(I-Q 参考时间数据)。最终将测得的I/Q 波形和参考I-Q 波形进行对比,得到一系列误差特性( 与理想波形之间的偏差),例如相位误差、幅度误差和误差矢量幅度(EVM)。

I-Q 测量和I-Q 参考信号

通过对比测得的信号与理想的参考信号,可以分析I-Q 调制信号的质量。参见图9。解调过程会生成两个波形: I-Q 测量波形和I-Q 参考波形。I-Q 测量波形是针对输入信号解调的基带I-Q 数据,也称为IQ 测量时间。I-Q 参考波形是如果输入

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