主要内容

测量调制精度

误差矢量幅值(EVM)和调制误差比(MER)测量信号传输受损时调制器和解调器性能的准确性。有关减值的更多信息,请参见可视化射频损伤

  • 维生素是在给定时间理想(发射)信号和测量(接收)信号之间的矢量差。这些测量有助于识别信号退化的来源,如相位噪声、IQ不平衡、振幅非线性和滤波器失真。标准规定了EVM性能要求。例如,3GPP无线电传输标准[1]为EVM性能需求指定RMS EVM、峰值EVM和第95百分位。

  • 海洋博物馆是一种信噪比(SNR)测量的形式,用于评估接收机准确解调信号的能力。MER测量由高斯噪声和接收星座的其他不可纠正的损伤引入的符号错误。如果信号中唯一的显著损伤是高斯噪声,那么MER和SNR是等效的。例如,DVB测量指南[4]指定最低市场汇率和市场汇率性能百分比要求。

要测量调制精度,您可以使用这些通信工具箱™系统对象和块。下面的例子将向您展示如何操作。

调制精度示例

利用Simulink测量EVM和MER金宝app

本示例展示了如何使用Simulink®块计算误差矢量幅度(EVM)和调制错误率(MER)测量。金宝app

doc_mer_and_evm模型将IQ不平衡添加到16-QAM信号中。的维生素与测量而且MER测量块分别对受损信号执行EVM和MER测量。的星座图块显示受损信号星座和信号质量测量。星座图窗口中显示的信号质量测量值近似于EVM测量块和MER测量块报告的测量值。

在这个模型中,I / Q不平衡块设置振幅不平衡为1db,相位不平衡为15度,直流偏置为0。的MER测量block被配置为输出平均MER和第90百分位MER。的维生素与测量块被配置为输出RMS EVM(归一化为平均参考信号功率)、最大EVM和第75百分位EVM。

运行模型和显示测量

运行该模型以计算EVM和MER测量值并显示星座图。

平均MER为16.9 dB。90%的MER为14.0 dB。RMS EVM为14.3%。最大EVM为20.7%。75%的EVM为17.5%。

改变I / Q不平衡振幅不平衡为2 dB的块设置。由于当损伤值增加时,调制精度降低,报告的平均MER降低而报告的平均EVM增加。再次运行模型以查看降级的EVM和MER指标。

平均MER为13.2 dB。90% MER为10.2 dB。RMS EVM为21.8%。最大EVM为31.2%。75%的EVM为26.8%。

测量802.15.4 (ZigBee)系统的EVM

此示例显示如何测量模拟IEEE®802.15.4 [1发射器使用comm.EVM系统对象™。EVM测量通过测量无误差调制参考波形和受损波形之间的差异来量化发射机的调制精度。IEEE 802.15.4规定了用于ZigBee®无线个人区域网络的协议。IEEE®802.15.4第6.7.3.1节[1指定:“……当对1000个芯片进行测量时,IEEE 802.15.4发射机的EVM值应小于35%。通过参考接收机系统恢复后,在基带I和Q芯片上进行误差矢量测量。参考接收机在进行测量时应执行载波锁定、符号定时恢复和振幅调整. ...”。在这里,接收机处理不需要载波锁定、符号定时恢复和振幅调整,因为在模拟中应用的唯一减值是加性高斯白噪声(AWGN)。

定义系统参数

定义用于868 MHz频段的802.15.4系统的系统参数,用于芯片调制的带二进制相移键控(BPSK)的直接序列扩频(DSSS)和用于数据符号编码的差分编码。

BPSK位到片映射将每个输入位扩展为14个芯片序列。输入带值的位0表示为chipValues参数和带值的输入位1表示为(1-chipValues).对传输信号使用4的过采样率和8个符号的滤波器跨度。为了模拟发射器和测试硬件缺陷,使用60 dB的信噪比。

dataRate = 20e3;比特率(以Hz为单位)M = 2;%调制阶数(BPSK)chipValues =...% 0值输入位的芯片值(1; 1; 1; 1; 0; 1; 0; 1; 1; 0, 0, 1, 0, 0, 0);numSymbols = 1000;%测量EVM所需的符号数numFrames = 100;帧数%nSamps = 4;过采样率filtSpan = 8;%以符号为单位的过滤范围信噪比= 60;%模拟信噪比,单位为dB

计算扩展增益、芯片率、最终采样率和获得一个EVM测量值所需的比特数。在传输符号的模拟中包括一个额外的位,以考虑滤波器延迟。

增益=长度(chipValues);扩散增益%(每个符号的筹码)chipRate = gain*dataRate;芯片率sampleRate = nSamps*chipRate;最终抽样率numBits =...一次EVM测量的%位数装天花板((numSymbols) /增益)+ 1;

初始化

通过使用0到+1和1到-1的简单映射来获得BPSK调制符号。为了允许使用矩阵数学和编写高效的MATLAB®代码,映射芯片值,以便在位到片转换之前应用调制。要应用为ZigBee指定的脉冲形状滤波,定义一对滚转系数为1的平方根增余弦滤波器。

芯片值= 1 - 2*芯片值;映射芯片值rctFilt = com . raisedcosinetransmitfilter (...RolloffFactor = 1,...OutputSamplesPerSymbol = nSamps,...FilterSpanInSymbols = filtSpan);rcrFilt = com . raisedcosinereceivefilter (...RolloffFactor = 1,...InputSamplesPerSymbol = nSamps,...FilterSpanInSymbols = filtSpan,...DecimationFactor = nSamps);

配置EVM测量

正如IEEE®802.15.4第6.7.3节所定义的那样,EVM计算方法通过符号的幂将测量的I和Q样本的平均误差归一化。由于在BPSK系统中,两个星座符号的功率是相同的,因此将EVM测量对象配置为使用峰值星座功率归一化。有关EVM计算方法和归一化选项的详细信息,请参见comm.EVM系统对象引用页。

evm = com . evm(正常化=“星座能量峰值”);

模拟发送和接收

生成随机数据位,使用差分编码这些位comm.DifferentialEncoder系统对象,并应用BPSK调制。通过与映射的芯片值使用矩阵乘法来扩展调制符号。将扩展符号通过脉冲整形滤波器。

EVM对象假定接收到的符号和引用符号以相同的速率同步和采样。接收到的信号必须向下采样并与参考信号同步。

为了保证足够的平均,模拟100帧,每帧有1000个符号。保存满足EVM要求的最大测量EVM检查 35%。

由于发送和接收滤波器是相同的,并且每个滤波器的延迟等于滤波器跨度的一半,因此总延迟等于一个滤波器的跨度。

refSigDelay = rctfil . filterspaninsymbols;diffenc = com . differalencoder;simNumSymbols = numBits*增益;帧中符号的百分比peakRMSEVM = -inf;初始化峰值RMS EVM值

使用一个对- - - - - -循环处理传输帧。在发射端,生成随机数据,进行差分编码,进行BPSK调制,进行芯片扩展,对发射信号进行脉冲整形和加噪。在接收端,对信号进行下采样和滤波,考虑信号延迟,测量EVM,更新峰值EVM以保存测量的最大值。处理完所有帧数据后,显示最大EVM值。

p = 1: numFrames发射端b = randi([0 M-1],numBits,1);D = diffenc(b);X = 1-2*d;%调节c =重塑(chipValues*x',simNumSymbols,1);%传播数据cUp = rctFilt(c);r = awgn(cUp,SNR,“测量”);%接收方rd = rcrFilt(r);%下采样和过滤rmsEVM = evm(...复杂(rd (refSigDelay + (1: numSymbols))),...复杂的(c (1: numSymbols)));更新峰值RMS EVM计算如果(peakRMSEVM < rmsEVM) peakRMSEVM = rmsEVM;结束结束%显示结果流('最坏情况RMS EVM (%%): %1.2f\n'peakRMSEVM)
最坏情况RMS EVM (%): 0.19

进一步的探索

你可以添加更多的损害传输信号,如智商失衡,通过使用iqimbal2coef函数。有关更多示例和信息,请参见测量调制精度而且可视化射频损伤的话题。

选定的参考书目

1.IEEE标准802.15.4,低速率无线个人区域网络的无线介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范,2003。

在Simulink中测量EDGE传输的EVM金宝app

这个例子展示了如何通过使用EVM测量来测量EDGE发射机设计的调制误差损伤。的维生素与测量块比较理想参考信号与测量信号,然后计算RMS EVM,最大EVM和百分位EVM值。

doc_evm模型包括EDGE发射器、损伤和EVM计算。

  • 发射机——doc_evm_inithelper文件初始化模型用于生成EDGE传输突发的参数结构。的随机整数发生器块模拟随机数据生成。EDGE标准规定发射机在脉冲的有用部分(不包括尾位)至少200个脉冲期间执行测量。在这种模式下,发送器每次脉冲产生435个符号(9个额外的符号用于滤波器延迟)。的阶段/频率偏移Block提供连续的3 \π/ 8美元信号的相位旋转。对于同步目的,使用Upsample块对信号进行4倍的过采样。的离散FIR滤波器(金宝app模型)block提供了GMSK脉冲线性化,这是GMSK调制[3]的Laurent分解的主要组成部分。辅助函数计算滤波器系数,并使用直接形式的FIR数字滤波器来创建脉冲整形效果。滤波器归一化在主抽头处提供统一增益。的I/Q不平衡补偿器Block模拟发射机受损。这个块增加旋转信号,模拟被测发射机的缺陷。

振幅不平衡= 0.25 dB相位不平衡= 0.75度

  • 接收者——接收机热噪声Block表示接收方受损。该模型假设有290 K的热噪声,表示被测硬件的缺陷。

  • EVM计算——EVM测量块计算理想参考信号和受损信号之间的矢量差。FIR滤波器的输出为EVM块提供参考输入。噪声温度块的输出在EVM块的输入端口提供受损信号。虽然块有不同的可归一化选项,EDGE标准要求通过平均参考信号功率归一化。为了在本例中进行说明,EVM块输出RMS、最大值和百分位测量值。

  • EDGE标准EVM规范——根据EDGE标准[1],相对于传输波形计算的接收信号的误差矢量幅度不得超过以下值:

T = 3x4表MS正常MS极端BS正常BS极端_________ __________ _________ __________ RMS EVM 9% 10% 7% 8%峰值EVM 30% 30% 22% 22%第95百分位EVM 15% 15% 11% 11%

挣值管理计算都

所配置的EDGE发射器计算出的EVM为:

测量值均方根值EVM = 10.03%峰值EVM = 19.77%第95百分位EVM = 15.19%处理的符号数= 85626

在这个表格中,真正的表示已配置的EDGE发射器通过的测试和指示发送器测试失败。

T = 3x4表MS正常MS极端BS正常BS极端_________ __________ _________ __________ RMS EVM假假假假EVM峰值真真真95百分位EVM假假假假假

调整减值和重新计算EVM

增加IQ不平衡并重新计算EVM,该模拟EDGE发射机在所有条件下都未能通过移动站的EVM测试。重新配置的EDGE发射机计算出的EVM为:

振幅不平衡= 2.0 dB相位不平衡= 0.75度测量值均方根值EVM = 16.06%峰值EVM = 34.63%第九十五百分位EVM = 25.52%处理的符号数= 85626

在这里,真正的表示重新配置的EDGE发射器通过的测试和指示发送器测试失败。

T = 3x4表MS正常MS极端BS正常BS极端_________ __________ _________ __________ RMS EVM假假假假EVM峰值假假假假假第95百分位EVM假假假假假

参考文献

[1]3gpp ts 45.004 v7.2.0(2008-02)。“无线电接入网;调制”。

[2]3gpp ts 45.005 v8.1.0(2008-05)。无线电接入网:无线电发射和接收。

[3]劳伦特,皮埃尔。“通过振幅调制脉冲(AMP)叠加的数字相位调制的精确和近似结构。”IEEE通讯汇刊.卷COM-34, #2, 1986年2月,第150-160页。

[4]Esti tr 101 290。数字视频广播(DVB): DVB系统测量指南.2020年6月。

[5]IEEE标准802.15.4,低速率无线个人区域网络的无线介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范,2003。

另请参阅

对象

功能

相关的话题