EVM相关知识及测量方法

EVM相关知识及测量方法

2012-05-10

EVM基础知识

EVM表征的是调制精度，是衡量现代无线通信系统中数字调制质量的一项关键指标。EVM 是发射信号的理想的测量分量I（同相位）和Q（正交相位）（称为基准信号“R”）与实际接收到的测量信号“M”的I和Q分量幅值之间的矢量差。EVM适用于每一个发射和接收的符号。

EVM是一个幅值量，表示为一个百分比，但是每个测量点上的相位和幅值误差都是要测量的。很多信号都要测量EVM。实际上，EDGE标准要求要在200个以上的突发脉冲上测量EVM，因此它通常指的是RMS或者峰值EVM。

RMS EVM定义为平均误差矢量功率与平均基准功率的比值的平方根。峰值EVM是在测量区间内出现的最大EVM。

通过EVM值可以观察到信号的质量，这是眼图或BER测量之类的其他性能指标无法表征的。EVM与误码率成正比，但是它比眼图或BER测试的速度更快，并且能够提供更多可供观察判断的信息。

EVM和信噪比（SNR）以及信号与噪声加失真比（SNDR）也有直接的关系。我们可以通过EVM判断通信系统不同层次引入的实际误差，这能够帮助设计者查找某些具体的问题。测量EVM的另外一个优势在于它的测量设置比较简单。我们需要使用一台射频矢量信号发生器，因为测量过程需要一个信号源产生射频系统发射和接收的调制信号。另外，需要使用一个矢量信号分析仪采集和分析DUT的输出信号，它能够将接收到的信号分解成I和Q分量，解调或恢复出原始的发射状态。根据所测得的I和Q值，参照解调状态的理想I、Q值即可计算出EVM。复杂性在于测试仪中内置的内部算法或外部软件，它们要能够产生并分析各种调制机制。相比将大量的数据传输到PC机中进行处理的方式，将算法植入测试仪之后，信号生成和信号分析的速度都加快了。

星座图显示，增大EVM会导致出现重叠状态和误码。在不同的调制方式下，相同的EVM 可能具有不同误码率，因为它们的符号状态比较接近或者相差较大。在技术方面的影响是增大了数据误差，在Internet报文必须重发的TCP/IP系统中这一影响将造成语音质量下降或者信道带宽降低。在经济方面的影响可能包括：产品成本增加，产品销售量下降，销售收益减少。

EVM的测量

图2给出了一种典型的EVM测量设置。待测器件（DUT）是用于发射符合GSM/EDGE移动通信标准的信号的功率放大器。我们将要测试其EDGE调制的EVM性能。

我们使用一台矢量信号发生器（VSG）产生具有所需频率、幅值和EDGE调制的射频信号。该射频信号通过待测的功率放大器进行发送，并在矢量信号分析仪（VSA）中进行解调，VSA负责测量并计算EVM。

VSG和VSA的基准频率（时钟）连接在一起。这种方式消除了两台仪器之间的相对频率误差，大大加快了测量速度。这两台仪器通过它们的LAN（LXI）或GPIB端口与一台电脑相连。

一般用户在进行特征分析或在制造环境下分析功率放大器调制性能的时候都会有各种需求。在这个例子中，我们将在放大器的工作频率范围上和输入功率的范围上测量EVM，以分析功率放大器的EVM是如何受频率和输入功率大小的影响的。

同样重要的是要确保测量有足够的精度。测量精度直接影响产品质量和良率。这会间接影响由于客户满意而获得的产品收益，以及减少返修、退货和废弃而降低的产品成本。