EVM是什麼?

在星座圖中,會有一個理想的點,然後還有一個實測的點。

就是一個是打算在哪,另一個是實際在哪。

再換句話說,就是一個是理想,一個是現實。

星座圖中的點,其與原點連接的向量,所對應的長度和角度,分別對應信號的幅度和相位。

理想點與原點的連接,是一個參考的向量。

實測點與原點的連接,是一個實測的向量。

而理想點與原點的連接,就被稱為誤差向量(error vector)。

和所有向量一樣,誤差向量有幅度,有方向。

在數字調製中,主要關注誤差向量的幅度,不糾結方向。

因此,最重要的測量目標,是誤差向量的幅度,即EVM,全稱為error vector magnitude.

人都知道,理想與現實的差距越小越好。

所以,誤差向量的幅度,也是越小越好。

那差別主要來自哪裡呢?

一個來自幅度誤差(magnitude error),也就是說接收到的向量與參考的向量相比,要麼太長,要麼太短。

一個來自相位誤差(phase error),也就是說接收到的向量與參考的向量相比,角度有差。

EVM大,則代表測量點和理想點之間的距離很大。

也就是說理想點A所對應的測量點,可能與理想點B的位置更接近。

這樣,會導致接收端誤判的概率提高。

因此,減小EVM,是無線通訊系統中的重要目標之一。

對EVM造成影響的因素主要有哪些?

影響EVM的因素,可以分為四大類,分別為幅度影響,相位影響,I/Q不平衡,配置因素。

說到幅度影響。

首先,與幅度相關的因素,都可能會影響EVM。

比如說,信號太高,導致器件進入非線性;或者信號太低,容易受噪聲影響,此時都會增加EVM。

比如說,外界干擾,或者系統內的雜散,也會影響EVM。

比如說,相應頻寬內不平坦的頻率響應,也可能增加EVM。

…….

說到相位影響。

也就是說,與相位相關的因素,都會可能影響EVM。

比如說,信號相噪的影響。我的理解是這樣的(歡迎批判):本身相位調製是基於理想相位的,如果相位噪聲太高的話,理想相位本身就不理想了。

比如說,相位響應隨頻率的變化而變化。我的理解是這樣的(歡迎批判):可以理解為群時延隨著頻率的變化有抖動,這樣的話,不同頻率的信號經過時,其相位變化也會不一樣,導致EVM增加。

還有就是I/Q不平衡。

比如說增益不平衡,相位不平衡,直流饋通等。

說到配置因素。

就包括髮端和收端,設置的匹配濾波器的類型或參數,符號率等設置的有差別。

EVM計算時的注意點

EVM計算時,會歸一化。

有兩種歸一化的方法,一種是用最大峰值功率來歸一化;另一種,是用RMS功率來歸一化。

在比較EVM時,需要保證使用同樣的歸一化方法。

EVM的單位可以是%,也可以是dB

EVM的單位可以是%,也可以是dB。

對於單位為%的EVM值,小的百分比值,表示更好的EVM。

對於單位為dB的EVM值,通常為負值,越負,EVM越好。

EVM在debug中的作用

EVM在debug中的作用

重點來了哈!雖然說,我沒有用過這種方法來進行過debug。

但是看上去,好像很好用的樣子。

首先,看看EVM隨時間變化的曲線的作用。

EVM是基於每個符號進行計算的,也就是說,每個符號都會計算EVM。

因此,EVM可以繪製成時間的函數,也可以看成連續符號的函數。

比如如下圖,發送和接收符號率之間細微的差異,使得EVM隨時間變化的曲線呈現出一個V形曲線。

突發或者脈衝信號,在開始或結束的時候,由於各種放大器效應或時序的影響,EVM可能會高點。

如果幅度隨時間變化,可能會使得幅度相對較高或者幅度相對較低的符號的EVM變大。

EVM也可以繪製成隨頻率的曲線。

EVM隨頻率變化的函數,是對上面的EVM隨時間變化的函數進行FFT變換。

而這個曲線最有用的應用,是可以發現帶內的雜散信號或者干擾。

如下圖所示,藍色曲線為幅度譜,看不出任何有雜散信號。青色曲線為EVM譜,上面可以明顯的看到帶內雜散性。

這是因為,疊加有雜散信號的有用信號的EVM,只會在雜散頻率處變高。

還有EVM與功率之間的關係,即看EVM隨著輸入功率變化的函數。

如下圖所示,曲線為一個浴缸形狀的曲線。低輸入電平時,SNR較小,導致較高的EVM;高輸入電平時,器件進入非線性,EVM也會惡化。

所以,這個EVM與功率的曲線,可以用來確定器件的最優工作區域。

EVM隨功率以及頻率變化的曲線

EVM隨功率以及頻率變化的曲線

在三維空間內,繪製EVM隨功率和頻率變化的曲線,可以很容易的找出被測器件的隨頻率變化趨勢或者問題區域。

參考文獻:

參考文獻:

[1] Rohde&Schwarz White Paper,UNDERSTANDING EVM

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