关于EVM的一些文章

摘自《TD-SCDMA手机射频前端设计》

发射信号调制精度EVM

EVM是衡量发射机发射信号调制精度的一个重要指标，需注意的是该指标不是简单定义射频信号的调制精度，而是先将射频信号映射到I/Q平面，然后经过匹配滤波器，再抽样得到离散的I/Q数值，EVM衡量的是该离散I/Q数值的精度。图2是一个示意图。


图2：EVM指标说明。



由图2看到EVM衡量的是离散I/Q数据点的精度，它与射频信号的精度是不一样的，原因是在求离散I/Q数据点时采用了成型滤波器，在频域上看该滤波器可以将带外噪声抑制掉一些，从而可提高了调制精度指标。3GPP标准中还指出在测量时，应尽可能地调整上图解调过程中本振的频率和相位，以及采取所有可能的措施使最终误差最小，这也就是说射频调制信号中有些失真与干扰将不计入EVM值，这些包括射频通道的线性失真、载波泄漏、I/Q正交调制器的移相偏差、正交分量与同相分量幅度的不平衡，这样算下来，影响EVM指标的还有两大因素:相位噪声与非线性产物。下面是一个简化公式用来估算EVM值。



方程1。



上式中ACLR是指相邻信道的ACLR测量值，是累积相位误差，9.5是针对TD-SCDMA标准的一个修正值。附录一给出了该公式的一个简单推导过程。


为验证上面公式是否正确，我们先利用ESG信号源产生简单的QPSK I/Q信号，这儿码片速率为1.28M，成型滤波器为0.22滚降系数的根升余弦滤波器，将该信号加到图1所示参考设计的输入端，调整参考设计配置使其输出功率为21dBm，这时利用FSIQ测得EVM约等于3.5%，邻信道ACLR为-38.5dBc；接下来我们移开ESG信号源，将参考设计的TxI+短接到地，从而在天线端口得到一个正弦波信号，用FSIQ测量该正弦波的相位噪声，最后计算出1KHz~1MHz范围内累积相位噪声约为1.5度。我们将上面测试结果代入方程1式得:



方程2。



比较EVM测量值和计算值，其误差不到一个百分点，可见方程1作为EVM的估算公式还是很有效的。3GPP标准要求EVM指标不大于17.5%，由上面测试结果可以看到图一所示参考设计有很大余量。


摘自《WiMAX技术领域的RF芯片组设计挑战》
WiMAX发送器


发送器的关键性能参数是其在给定功率下的误差矢量幅度(EVM)。EVM表示数字星座图(digital constellation)通过发送器之后的完整性。发送器EVM衰减的主要原因在于本地振荡器(LO)源和最终功率放大器的相位噪声。由于功率放大器的影响非常大，我们有必要讨论一下发送器在给定输出功率条件下的EVM性能。EVM参考为2.7%。与蜂窝式系统及802.11参数不同，EVM的要求要严格得多，我们通常以分贝为单位来计算EVM值，从而提高精确度。2.7%的标准值相当于-31.4dB。我们根据EVM为-31.4甚至更好的情况下的最大额定调制功率来确定发送器的性能。


客户端设备(CPE)户外系统与基站连接的线路通常不受什么障碍物的影响，输出功率额定为20dBm。部署于建筑物内的系统必须解决严重的多路径环境问题，否则会使额定功率提高到24至27dBm。如果基站传输功率为4W至20W，那么还需要采用更严格的额定功率，这主要取决于所需的连接距离以及系统实施方案。


设计人员在提高系统的额定功率输出时，必须调整功率放大器这一主要器件。由于功率放大器对EVM的影响很大，因此我们应采用体积更大、稳健性更高的器件，这样就能在满足EVM参数-31.4dB的同时获得更高输出功率。但这还不足以确保完全符合标准要求。有关标准规定绝对寄生输出参数为-40dBm。不管输出功率有多大，寄生信号都不能超过这个参数值。


随着额定功率的提高，如果我们假定基带处理器提供的输入功率保持不变的话，那么发送器的增益也应相应提高。发送器增益的提高不仅将影响所需的信号，而且也将对不必要的寄生信号产生影响。由于寄生输出参数是固定的，因此增益的提高会导致相对于参数的输出寄生性能容限降低，因此如果系统原本满足20dBm输出功率的标准要求，那么由于增益的提高，就会难以满足24dBm或更高输出功率的要求。为了确保RF芯片组的灵活性并满足多种情况下多种输出功率要求，我们必须确保PA前具有约-37dB的良好EVM性能，并与寄生输出参数保持7至10dB的容限。这样，设计人员就能更加灵活的根据系统需要选择适当的功率放大器，同时还能确保满足EVM的要求，并不超过寄生输出的限制。

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