WLAN信号EVM测试分析

其中：Nf是测量的帧数

　　I0（if， is， iss， isc）， Q0（if， is， iss， isc）表示子载波isc，空间数据流iss和帧if中OFDM符号is对应的理想星座图符号点。

　　I（if， is， iss， isc）， Q（if， is， iss， isc）表示子载波isc，空间数据流iss和帧if中OFDM符号is对应的实际星座图符号点。

　　P0是星座图的平均功率。

　　IEEE标准中定义WLAN信号EVM测试结果至少需要采集20个帧（Nf），每个帧包含至少16个OFDM符号，每个符号承载的数据为随机数。标准也对不同的调制技术规定了不同的EVM计算方法，对于802.11b/g的相对低数据速率直接序列扩频（DSSS）信号，计算EVM峰值。而对于802.11a/g /n/ac的高数据速率OFDM信号，则计算多载波与多符号的EVM平均值，即 EVM结果是所有帧EVM有效值（RMS）的平均值。

　　3. 优化仪表的EVM测试性能

　　在大多数WLAN应用中，WLAN基带处理器对信号进行调制，在片内或片外的D/A转换之后，提供I（同相）与Q（正交）的模拟输出信号，由随后的RF部分进行上变频。WLAN基带处理器的操作通常不是造成发射信号恶化的原因，信号恶化主要是由于经PCB设备和RF电路的模拟信号处理造成的。元器件变化、PCB印刷线路布局缺陷、晶体振荡器与频率合成器的不稳定性、功率放大器的失真以及寄生信号的存在都会导致发射信号质量下降。

　　EVM将表征发射RF信号的许多参数简化为单一参数。在生产线测试中，EVM可以简化发射机的质量保证，并提高测试吞吐量。而在设计过程中，EVM则是一个很有价值的总体信号质量指标，特别是在与其它参数的测量结果组合使用时，可以用来排查I/Q失衡（幅度、相位、群延迟）、相位噪声、寄生信号与瞬态效应、信号压缩等因素带来的信号质量恶化。

　　仪表测试的EVM指标不仅包括发射信号本身的EVM，也包括仪表引入的寄生EVM。为了减小测量仪表的系统误差，用作分析和发射WLAN信号的仪表需要有优秀的I/Q幅度精度和相位平衡、直流偏置、相位噪声和模数量化噪声性能。WLAN芯片厂家通常建议客户选择的EVM测试仪表有大于10dB的测试余量，比如802.11ac草案中MCS9（256QAM，5/6编码率）的EVM指标是-32dB，那么仪表的寄生EVM建议小于-42dB。EVM指标测试过中需要注意的设置包括：

　　a. 参考电平设置。仪表参考电平设置决定了前端衰减器和功放的参数，也决定了进入混频器等电路的信号电平。底噪和非线性失真对EVM结果的影响决定了参考电平设置的最小和最大值。信号电平太低时，噪声限制了信噪比和降低了EVM。信号电平太高时，信号失真带来载波间干扰降低了EVM。更改输入信号电平和带宽等参数时，都应该重新设置参考电平。

　　b. 仪表本振相位噪声对EVM分析结果有明显的影响。仪表常用的恒温晶体振荡器（OCXO）室温下通常需要10分钟左右稳定时间。建议仪表预热或工作一段时间以后再进行EVM测试。

　　c. 杂散信号影响。杂散信号会干扰频带内的信号，以及影响测量的动态范围。当输入信号电平比较低时，外界环境干扰对EVM测试结果的影响会比较大。通常建议被测设备在电波暗室或屏蔽箱内进行测试。

　　EVM的测试结果与测量中相位捕获、信道估计、符号时钟捕获、频率同步、幅度捕获等设置相关。这些设置在研发阶段能帮助工程师发现和分析许多影响信号质量的问题。但同时也常常引起EVM测试结果不一致的困惑。在下一节将结合IQxel的EVM分析功能来介绍不同设置对EVM结果的影响。

4. IQxel在EVM测量中的灵活设置

　　莱特波特公司提供的IQxel仪表是目前主流的的WLAN测试仪，被芯片厂家、设计公司、生产制造企业和检测认证机构广泛采用。凭借出色的性能、灵活的配置和创新的设计，IQxel占据802.11ac信号测试仪表90%以上的市场份额。IQxel仪表中对于EVM指标测试既有符合IEEE规范的默认设置，也有满足研发用户的多种设置，帮助用户分析和发现引起信号质量恶化的原因。

　　针对IEEE802.11标准中不同的调制方式，IQxel在分析WLAN信号EVM时，有直接序列扩频（DSSS）和正交频分复用（OFDM）两种标准选择。WiFi 802.11a/g/n/ac标准对应的OFDM调制信号EVM分析包括如下设置选项：

表1. IQxel分析OFDM信号EVM指标时各种设置

　　用户经常会报告不同仪表的EVM测试结果不一致。首先需要检查不同仪表分析EVM指标时的设置。建议采用IEEE标准规定的方法进行设置，只对前导码进行均衡和导频相位进行捕获。或者参照WLAN芯片厂家推荐的方法设置。

　　IQxel分析的EVM结果中有全部导频子载波的EVM（EVM Pilot），全部数据子载波的EVM（EVM Data）和全部子载波的EVM平均值，以及每个子载波全部符号的误差矢量幅度平均值与 OFDM 子载波数的关系图（EVM vs.Subcarrier Plot）和帧数据内所有子载波每个符号的 EVM 平均值（EVM vs. Symbol Plot）。用户可以查看WLAN信号分析中所有需要的EVM指标。EVM通常用dB表示，也有用百分数表示，两者的关系EVMdB=20log（EVM%）。

　　参考文献：

　　［1］ IEEE 802.11 Standards. ［online］ available： http://standards.ieee.org/findstds/standard/802.11.。。

　　［2］ Christopher D. Ziomek and Matthew T. Hunter， Extending the Useable Range of Error Vector Magnitude （EVM） Testing， ［online］ available： http://www.ztecinstruments.com/zconnect/？p=1615.

　　［3］ A. Georgiadis， Gain， Phase Imbalance， and Phase Noise Effects on Error Vector Magnitude， IEEE

　　Transactions on Vehicular Technology， March 2004.

　　［4］ Litepoint， IQxel User Guide.

　　作者简介：

　　吕文先生2007年毕业于北京邮电大学，获得电磁场与微波技术硕士学位。长期从事无线电测量、电磁兼容和自动测试系统开发的工作。现就职于莱特波特公司现场服务部门，负责无线局域网测试仪器的应用推广、技术支持和测试方案设计等工作。

`

0