数字调制参量计量与溯源方法研究

Digital modulation signals is the cornerstone of the information society, and metrology is the basis of quality control, metrology of the EVM and other modulation error parameters guarantees the performance of digital communications network, but at present their metrology exists problems: first, signal generator calibrates VSA and vice versa, it forms a closed-loop, so it lacks traceability. Second, signal setting of vector modulation error has always been neglected in the VSA calibration. So we want to solve the problems. This project aims to establish digital modulation signals traceability and error setting method, and then establish useful metrology devices. In preliminary studies, we found that the digital modulation error can be constructed by the continuous-wave synthesis or AM/PM synthesis, that are a series of new experimental phenomena, and on this basis, we will start the research from digital mathematical modeling of traceable modulation error, set by the development of "metrology parameter space" theory and experimental data to establish the theoretical framework. Then we will derive the mathematical model of corresponding relationship between the RF attenuation, phase shifting and digital modulation parameters such as EVM. So we can solve pre mentioned two problems. We will eventual establish traceability diagram of the digital modulation parameter and practical metrology device. The technology roadmap: summary experimental phenomenon - theoretical explanation - to build theoretical framework - experimental and simulation verification - establishment of the metrology device.

数字调制信号是信息社会的基石，计量是质量控制的基础，EVM等调制误差参量的计量是数字通信网络正常工作的保证，但目前其计量存在问题：缺乏将调制误差参量溯源到基本物理量的方法，也缺乏产生误差可调的数字调制信号的手段。本项目旨在解决这些问题，旨在研究数字调制信号量值溯源和误差设置的方法，并建立实用计量装置。在前期研究中，我们发现了通过连续波合成或者AM/PM合成等方法可以构造具有误差的数字调制信号等一系列全新实验现象，在此基础上，我们将从数字调制误差溯源的数学建模入手，通过发展"计量参数设置空间"理论，立足实验建立理论框架，推导出衰减、相位等基本参量与EVM等数字调制参量对应关系的数学模型，从而解决数字调制误差计量的"量值溯源、误差设置"两个难题。项目最终建立数字调制参量计量的量值溯源图和实用计量装置。技术路线是：试验规律总结-现象理论解释-理论框架建立-实验和仿真验证-建立计量装置。

该项目完成了总体的项目目标： 1.解决了数字调制误差参量计量的溯源性问题。在数字调制误差参量的计量中，探索使用连续波、模拟AM/PM信号等组合构造等效调制信号的方法，以及波形设计等方法，构造出可溯源的数字调制误差，整体解决溯源性问题，解决数字解调分析类仪表（如矢量信号分析仪VSA、移动通信综测仪的数字解调分析模块）的校准问题。解决溯源性问题的标示性成果是：就最广泛使用的的EVM、Magnitude Err和Phase Err，能够做出严格的溯源图，并且进行不确定度分析。在研究中关键是理论框架的建立，重点针对广泛使用的MPSK信号、蓝牙信号和高阶QAM信号，兼顾GSM、TD-SCDMA等制式的调制特点。 2.解决数字调制信号计量的误差设置问题。本课题将解决目前数字调制信号误差计量中只使用标准信号、不对信号进行误差设置的问题，从而使计量工作和工业科研应用的实际需求更加契合。通过调制误差设置理论和”参数设置空间”理论的研究，本项目提出的校准理论和方法将能够通过设置调制误差的影响因素来设置误差、构造实际应用中常见的误差类型，提高数字调制信号计量的实用性。需要强调的是，溯源性和误差设置的问题得到了“一体化解决”。具体来说： 1、建立了基于波形设计的数字调制误差参量计量方法与系统2、建立了FSK数字解调误差参量的计量方法和系统。3、测量调制脉冲参数的方法。4、提出了一种全新的具有溯源性的数字解调和测量分析方法。5、提出了一种信号非线性时域测量的方法和系统设计。6、开展了实际空间电波传播的数字调制参量测量研究。7、开展了相干光传输系统中光调制信号分析仪溯源方法的研究。. 应用方面，2016年下半年，本项目部分研究成果应用于解放军军委装备发展部计量中心起草的《JHJG-XXXX矢量信号分析仪检定规程》和通信行业校准规范“光调制信号分析仪校准规范” ，及其数字调制参量全国比对，部分成果用于对外检验服务。 项目承担单位参加了2015年度宽带无线重大专项项目“LTE-Advanced MIMO矢量信号分析仪”，本项目的部分理论研究成果得到应用。