Введение
Векторная величина ошибки (англ. error vector magnitude, EVM), также иногда называемая относительной ошибкой созвездия (англ. relative constellation error, RCE), – это мера, используемая для количественной оценки производительности цифрового радиопередатчика или приемника. Сигнал, отправленный идеальным передатчиком или принятый приемником, должен иметь все точки созвездия точно в идеальных положениях, однако различные недостатки реализации (такие как утечка несущей, низкое подавление зеркального канала, фазовый шум и т.д.) приводят к отклонению фактических точек созвездия от идеальных положений. По сути, EVM показывает, насколько далеко находятся точки от идеальных положений. Шум, искажения, паразитные сигналы и фазовый шум ухудшают EVM, поэтому EVM является всесторонней мерой качества радиоприемника или передатчика, используемого в цифровой связи. EVM передатчика можно измерить с помощью специализированного оборудования, которое демодулирует принятый сигнал аналогично тому, как это делает реальный радиодемодулятор. Один из этапов типичного процесса демодуляции фазовой манипуляции создает поток точек I и Q, который можно использовать в качестве достаточно надежной оценки идеального переданного сигнала при вычислении EVM.
The error vector magnitude or EVM (sometimes also called relative constellation error or RCE) is a measure used to quantify the performance of a digital radio transmitter or receiver. A signal sent by an ideal transmitter or received by a receiver would have all constellation points precisely at the ideal locations, however various imperfections in the implementation (such as carrier leakage, low image rejection ratio, phase noise etc.) cause the actual constellation points to deviate from the ideal locations. Informally, EVM is a measure of how far the points are from the ideal locations. Noise, distortion, spurious signals, and phase noise all degrade EVM, and therefore EVM provides a comprehensive measure of the quality of the radio receiver or transmitter for use in digital communications. Transmitter EVM can be measured by specialized equipment, which demodulates the received signal in a similar way to how a real radio demodulator does it. One of the stages in a typical phase shift keying demodulation process produces a stream of I Q points which can be used as a reasonably reliable estimate for the ideal transmitted signal in EVM calculation.
Определение
Вектор ошибки – это вектор в плоскости I/Q между идеальной точкой созвездия и точкой, принятой приемником. Иными словами, это разность между фактически принятыми символами и идеальными символами. Среднеквадратичное (RMS) среднее значение амплитуды вектора ошибки, нормализованное к опорной амплитуде идеального сигнала, является EVM. EVM обычно выражается в процентах путем умножения отношения на 100. Опорная амплитуда идеального сигнала может быть либо максимальной амплитудой идеального сигнала созвездия, либо среднеквадратичным (RMS) средним значением амплитуды всех возможных идеальных сигналов в созвездии. Для многих распространенных созвездий, включая BPSK, QPSK и 8PSK, оба метода определения опорной величины дают одинаковый результат, но для созвездий QAM более высокого порядка, таких как 16QAM, Star 32QAM, 32APSK и 64QAM, RMS среднее и максимальное значения приводят к различным опорным значениям. Величина вектора ошибки иногда выражается в дБ. Связь между этим значением и EVM в процентах следующая:
Определение EVM сильно зависит от используемого стандарта; например, в 3GPP LTE соответствующие документы точно определяют, как должно производиться измерение EVM. В академической среде продолжаются дискуссии о некоторых проблемах, связанных с измерением EVM.
Динамическая EVM
Продолжительность работы от батареи и энергопотребление являются важными аспектами при проектировании радиочастотного передатчика на системном уровне. Поскольку усилитель мощности передачи (PA) потребляет значительную часть общей мощности системы постоянного тока, для снижения энергопотребления PA применяются различные методы. Многие PA предлагают регулируемое напряжение питания постоянного тока для оптимизации максимальной выходной радиочастотной мощности при минимальном потреблении постоянного тока. Кроме того, большинство PA могут быть выключены или деактивированы в периоды неиспользования для экономии энергии, например, во время приема или между пакетами данных при передаче. Для достижения максимальной эффективности энергопотребления, PA должен обладать быстрым временем включения и выключения. Наивысшая эффективность мощности постоянного тока достигается при минимальной разнице во времени между включением PA и появлением радиочастотного сигнала, однако небольшая задержка может усилить переходные процессы в радиочастотном сигнале. Поскольку включение/выключение PA может вызывать переходные и термические эффекты, ухудшающие характеристики передатчика, часто тестируется дополнительный параметр – динамическая EVM. Динамическая EVM измеряется путем подачи на вход управления PA (PA Enable) импульса прямоугольной волны, имитирующего реальные динамические условия работы передатчика. Снижение динамической EVM связано с переходной характеристикой PA, влияющей на преамбулу в начале пакета и приводящей к неточной оценке канала. Исследования показали, что динамическая EVM при использовании прямоугольной волны с 50% рабочим циклом для управления PA Enable хуже, чем статическая EVM (PA Enable с 100% рабочим циклом).