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一种测量接收机延时的方法

阅读:650发布:2024-02-28

专利汇可以提供一种测量接收机延时的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种测量接收机延时的方法,所述接收机包括FPGA、数字 信号 处理器和内置的时钟脉冲源,所述FPGA用于对基带 数字信号 进行同步和解调输出I、Q数据、所述数字 信号处理 器用于对所述I、Q数据进行信号处理,所述时钟脉冲源为FPGA以及所述接收机的外部时钟端口提供时钟脉冲,所述方法使用接收机内置时钟脉冲源触发外部测试信号源的测试信号,从而不需要增加预留 接口 也不需要专 门 修改 FPGA程序就能够测量接收机延时。,下面是一种测量接收机延时的方法专利的具体信息内容。

1.一种测量接收机延时的方法,所述接收机包括FPGA、数字信号处理器和内置的时钟脉冲源,所述FPGA用于对基带数字信号进行同步和解调输出I、Q数据、所述数字信号处理器用于对所述I、Q数据进行信号处理,所述时钟脉冲源为FPGA以及所述接收机的外部时钟端口提供时钟脉冲,所述方法包括如下步骤:
A、所述外部时钟端口连接至外部信号源,以使得所述内置的时钟脉冲源产生的时钟脉冲作为所述外部信号源的触发;
B、设置所述外部信号源使其输出测试信号起始位置对齐所述时钟脉冲;
C、将所述外部信号源产生的测试信号通过射频线缆传送至所述接收机的空口;
D、测试所述FPGA输出的I、Q数据的信号功率流,比较该信号功率流的起始点以及来自所述内部时钟脉冲源的时钟脉冲的起始位置以确定所述接收机延时。
2.如权利要求1所述的测量接收机延时的方法,其特征在于:步骤D中利用逻辑分析仪截取所述FPGA输出的I、Q数据,并将I、Q数据信号形成为采样数据,并进一步通过所述逻辑分析仪形成数据文件拷贝到计算机,利用计算机分析所述采样数据搜寻I、Q数据的信号功率流起始点,利用所述信号功率流起始点表征FPGA接收到的信号的帧头位置,比较所述帧头位置和时钟脉冲的起始位置确定所述接收机延时。
3.如权利要求2所述的测量接收机延时的方法,其特征在于:利用EXCEL软件分析所述采样数据,利用如下公式计算每个采样点的I、Q数据的信号功率: 其中In和Qn为第n个采样点的I、Q数据信号幅值,然后绘制所述信号功率流的曲线,根据所述曲线判断信号功率流的起始点。
4.如权利要求2所述的测量接收机延时的方法,其特征在于:利用数值分析软件分析所述采样数据以提高测量精度
5.如权利要求4所述的测量接收机延时的方法,其特征在于:所述数值分析软件为Matlab。
6.如权利要求1所述的测量接收机延时的方法,其特征在于:利用所述接收机的数字信号处理器分析所述FPGA输出的I、Q数据,计算搜寻所述I、Q数据的信号功率流起始点,利用所述信号功率流起始点表征FPGA接收到的信号帧的帧头位置,比较所述帧头位置和所述时钟脉冲的起始位置确定所述接收机延时。
7.如权利要求1-6中任一项所述的测量接收机延时的方法,其特征在于:所述接收机为符合WiMAX规范的接收机,所述的内置的时钟脉冲源为5ms时钟脉冲源。

说明书全文

一种测量接收机延时的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种测量接收机延时(RXD)的方法。所述方法使用接收机内部时钟脉冲源,不必修改FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程阵列)程序和不必预留专用接口

背景技术

[0002] WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互操作性认证)接收机一般包括用于进行基带信号处理部件和数字信号处理器(DSP),基带处理部件用于对来自空口经过一系列处理的基带数字信号进行同步和解调,该部件一般用FPGA来实现,而数字信号处理器一般用来对基带处理部件输出的解调信号作进一步的解交织、译码、解扰等信号处理。
[0003] WiMAX接收机从空口接收到无线信号和数字器件接收到对应的I、Q数据之间不可避免存在一定的延时,该延时被称为接收机延时(RXD)。对接收机延时必须予以补偿以保证无线信号空间距离测量的准确程度。因此,在接收机研发阶段需要对该接收机延时进行测量。
[0004] 如图1所示,以WiMAX接收机为例,到达接收机空口的WiMAX信号要经过RXD才能送到FPGA。WiMAX无线信号头在5ms脉冲(WiMAX帧长度为5ms)时送到空口,则FPGA会在5ms脉冲后延迟RXD的时刻收到帧头数据,测量得到的FPGA接收帧头数据的采样位置,然后将该采样点位置再除以FPGA采样频率就能计算得到RXD。
[0005] 现有方法一般使用如图2所示的方式组网进行接收机延时的测量。信号源输出5ms脉冲作为同步信号,同时通过RF线缆向WiMAX接收机空口发送WiMAX信号,所述的5ms脉冲指示信号源输出WiMAX信号帧的起始时刻。FPGA以5ms脉冲为起始时刻采集I、Q数据,将数据送往DSP处理,DSP运算后找出帧头位置,帧头位置和对应的5ms脉冲之间的间隔就是RXD。这种方法需要WiMAX接收机预留FPGA的外部信号输入接口,FPGA也需要专编写测试程序接收外部5ms脉冲信号以适应这种测量方法。

发明内容

[0006] 本发明提出一种测量接收机延时的方法,能够快速准确有效地测量出RXD。
[0007] 一种测量接收机延时的方法,所述接收机包括FPGA、数字信号处理器和内置的时钟脉冲源,所述FPGA用于对基带数字信号进行同步和解调输出I、Q数据、所述数字信号处理器用于对所述I、Q数据进行信号处理,所述时钟脉冲源为FPGA以及所述接收机的外部时钟端口提供时钟脉冲,所述方法包括如下步骤:
[0008] A、将所述外部时钟端口连接至外部信号源,以使得所述内置的时钟脉冲源产生的时钟脉冲作为所述外部信号源的触发;
[0009] B、设置所述外部信号源使其输出测试信号起始位置对齐所述时钟源;
[0010] C、将所述外部信号源产生的测试信号通过射频线缆传送至所述接收机的空口;
[0011] D、测试所述FPGA输出的I、Q数据的信号功率流,比较该信号功率流的起始点以及时钟脉冲确定所述接收机延时。
[0012] 其中,可以使用外部设备来确定所述接收机延时,也可使用所述接收机内置的数字信号处理器来确定所述接收机延时。
[0013] 当使用外部设备是,步骤C中利用逻辑分析仪截取所述FPGA输出的I、Q数据,并将I、Q数据信号形成为采样数据,进一步通过所述逻辑分析仪形成数据文件拷贝到计算机,利用计算机分析所述采样数据搜寻I、Q数据的信号功率流起始点,利用所述信号功率流起始点表征FPGA接收到的信号帧的帧头位置,比较所述帧头位置和5ms脉冲确定所述接收机延时。
[0014] 如果只进行粗略的测量,则利用EXCEL软件分析所述采样数据,采用如下公式计算每个采样点的I、Q数据的信号功率: ,其中In和Qn为第n个采样点的I、Q数据信号幅值,然后绘制所述信号功率流的曲线,根据所述曲线判断信号功率流的起始点。
[0015] 如果需要进行精确测量,则可利用例如Matlab那样的数值分析软件分析所述采样数据以提高测量精度
[0016] 当使用数字信号处理器时,利用所述接收机的数字信号处理器分析所述FPGA输出的I、Q数据,计算搜寻所述I、Q数据的信号功率流起始点,利用所述信号功率流起始点表征FPGA接收到的信号帧的帧头位置,比较所述帧头位置和时钟脉冲确定所述接收机延时。
[0017] 所述方法尤其适用于WiMAX接收机的接收机延时测量,这时,所述的时钟脉冲为5ms时钟脉冲。
[0018] 本发明涉及的方法使用的接口都是接收机的缺省接口,FPGA使用的程序也和工作程序一致,基本不需要修改。而使用Excel绘制图形测量RXD,算法简单,精度也不差,误差可以控制在400ns以内;如果使用DSP或者Matlab处理数据,测量出的RXD精确度很高,误差可以保证在1~2个样点以内。附图说明
[0019] 图1示出5ms脉冲、WiMAX无线信号、FPGA采样之间的时间关系;
[0020] 图2示出现有技术RXD测量组网图;
[0021] 图3示出本方法RXD测量组网图;
[0022] 图4示出Excel绘制的信号功率曲线。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图,对本发明作进一步说明。
[0024] 图3是本发明方法测量RXD的组网图。
[0025] 使用信号源产生WiMAX信号,信号通过射频电缆送往接收机的空口。在所述WiMAX接收机中预先设置一5ms时钟脉冲源,该5ms时钟脉冲源连接接收机的FPGA,同时连接至接收机外部时钟接口,该时钟接口可向外部信号源传输该5ms时钟脉冲信号,以可以将接收机的5ms时钟脉冲作为信号源的触发,通过设置可以保证输出的WiMAX信号的起始时刻和5ms脉冲一致。
[0026] 接收机内的FPGA也同样使用该内置的5ms时钟脉冲源产生的5ms时钟脉冲指示接收数字I、Q数据的起始时刻。
[0027] 当利用外部设备进行RXD的测量时,可以在FPGA到DSP的输出线路上利用逻辑分析仪采集截取I、Q数据。现有的逻辑分析仪可以将采集的采样数据形成文件拷贝到电脑。
[0028] 如果只需要粗略测量RXD,可以直接使用Excel处理数据文件,用如下公式计算每个采样点的信号功率:
[0029] 其中In和Qn为第n个采样点的I、Q数据;
[0030] 最后作出如图4所示的信号功率的幅度曲线,由图4可以看出,帧头应该在第195和第199个采样点之间,可取其中间值197作为帧头位置,进一步可以得到:
[0031] RXD=197/采样频率
[0032] 使用Excel绘制图形测量RXD,算法简单,误差可以控制在400ns以内。
[0033] 如果需要精确测量RXD,可利用计算机中的数值分析软件例如Matlab等工具,对数据文件进行解析,找出帧头所在的样点位置。
[0034] 也可不利用外部设备进行RXD的精确测量,即将FPGA的输出数据直接送往接收机内部的DSP(接收机内部一般都有DSP进行I、Q数据解析),通过该DSP计算找出帧头样点位置。
[0035] 使用DSP或者Matlab处理数据进行RXD的精确测量,误差可以保证在1~2个样点以内。
[0036] 使用本方法测量无线通信接收延时(RXD),适用多种场合,而且,本方法使用的接口都是WiMAX接收机的缺省接口,可以在研发初期DSP程序还没有完成的情况下使用Excel和Matlab等计算机工具进行辅助处理,简化测量RXD的方法,提高测量精度,也可以在缺少逻辑分析仪的情况下使用接收机内部的DSP进行数据处理,同时使用缺省接口而不必预留专用接口、不必修改FPGA程序。总的来说,本方法比原有方法更方便、快捷、准确。
[0037] 前面已说明本发明所涵盖的内容和具体步骤。本发明虽然为WiMAX接收机所设计,但其原理和方法可以推广应用到TD-SCDMA等其他时分数字通信领域使用。本领域技术人员将认识到,本发明并不限于上述实施例,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种形式上和细节上的改变。
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