一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)（EVM的結(jié)果如何看？—11ac的調(diào)制精度）

5G也好，Wi-Fi也好，關(guān)于調(diào)制精度我們前面已經(jīng)多次學(xué)習(xí)。尤其是EVM，也是讀者留言最多的技術(shù)問題之一，可能是由于它在3GPP以及IEEE等多種重要標(biāo)準(zhǔn)中的廣泛使用。EVM既為數(shù)字調(diào)制信號提供了一個簡單的量化指標(biāo)，也為分析和解決信號損傷和失真的根本原因提供了一種意義深遠(yuǎn)的方法。EVM 測量的接受度正在迅速提高。

11ac的調(diào)制精度也分為兩部分內(nèi)容，一個是中心頻率泄漏，一個是相對星座誤差。

01、Transmit center frequency leakage

在一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)（11n HT-5）中，我們曾經(jīng)學(xué)習(xí)過11b，11a和11n的載波泄漏或中心頻率泄漏，如下圖紅框中所示，在我們做頻譜測量的時候，經(jīng)常會看到在發(fā)射載波中心頻點處的小尖峰，就是泄漏的載波。

這個泄漏是不可避免的，它允許發(fā)生但不能太大。對于11ac所有format和帶寬（RF LO 位于兩個頻段之外的 80+80 MHz 除外），TX LO 泄漏應(yīng)符合以下要求（按每根天線規(guī)定）：

當(dāng)RF LO位于傳輸 PPDU帶寬中心時，使用RBW=312.5 kHz 在傳輸帶寬中心測量的功率不得超過max(P-10log(NST) , -20dBm)，其中 P 為每個天線的發(fā)射功率（dBm），NST?是子載波總數(shù)量，對于不同帶寬NST?的值為：

CBW：20? 40?? 80?? 80+80?? 160MHzNST：56  114  242  242 ????484

所以P-10log(NST)?為PPDU每個子載波的平均功率。

當(dāng)RF?LO 不在傳輸PPDU帶寬的中心時，使用RBW=312.5 kHz 在RF LO 位置測量的功率不得超過max(P-32, -20dBm)，P-32為總發(fā)射功率P的最大值減去32dB。

對于RF LO位于兩個頻段之外的 80+80 MHz 傳輸，RF LO 應(yīng)符合相應(yīng)的頻譜模板要求。也就是說它不需要測試中心頻率泄漏。

下面的截圖是一個實測的11ac信號的載波泄漏功率值，它這里是用dB值表示的，而并沒有使用dBm。

我們來分析一下原因，根據(jù)我們以前所學(xué)，從11b開始，到11a，11n均有相應(yīng)的要求：

11b-DSSS：叫做carrier suppression，載波抑制，指標(biāo)要求是用dB值表示的，具體為：使用100kHz的RBW測量載波中心功率點和頻譜中最大功率點的差值，至少低15dB；

11a-OFDM：中心頻率分量的泄漏不得超過max(P – 15，–20) dBm（在2016版本中此處是-15dB），或者相對于其余子載波的平均能量不應(yīng)超過+2dB。

11n：20M同11a。40 MHz 信道寬度，中心頻率泄漏不得超過max(P – 20，–20)?dBm（在2016版本中此處是-20dB），或者，相對于其余子載波的平均能量不應(yīng)超過0 dB。對于 40 MHz 信道中的上部或下部 20 MHz 傳輸，中心頻率泄漏（40 MHz 信道的中心）不得超過max(P?– 17，–20) dBm。

所以說最初的載波抑制定義的是相對值dB，到了802.11-2020版本之后，對于11a和11n，變成了dBm的限值。于是我們需要注意上圖中的結(jié)果，還需轉(zhuǎn)換成dBm的值。本例中，P為14.09dBm，40M帶寬，所以泄漏的功率為-36.78dBm，滿足-6.48/-17.91dBm的限值要求。

02、Transmitter constellation error

在802.11的標(biāo)準(zhǔn)中，一直都是以相對星座誤差（RCE：relative constellation error）這個字眼兒來規(guī)定限值的。首先我們說它無異于EVM，誤差矢量幅度。誤差矢量是理想?yún)⒖夹盘柵c測量信號在給定時間內(nèi)的矢量差。換句話說，它是在去除理想信號后的殘余噪聲和失真。

11ac的相對星座誤差的要求如下：

在5G中，EVM的指標(biāo)要求往往是使用百分比單位給出的，我們曾在一起來學(xué)802.11物理層測試標(biāo)準(zhǔn)（DSSS-EVM）中給出過EVM dB和% 單位之間的換算公式，再來復(fù)習(xí)一下：

EVM（%）?=?[100?× 10^(EVM（dB）/20)]?%；EVM（dB）= 20?× log（EVM（%）/100）；

拿MCS=4，16-QAM RCE限值為-19dB為例，用百分比表示則為：11.22%。下圖是11ac，40MHz，MCS4的解調(diào)結(jié)果示例：

我們放大了看一下EVM的詳細(xì)結(jié)果數(shù)值，左邊是dB表示，右邊是對應(yīng)的%表示：

很多人經(jīng)常會問，這么多EVM的結(jié)果，究竟應(yīng)該用哪個值作為最終的判定結(jié)果呢？首先我們看一下以上各個EVM的定義：

EVM：是對所有子載波和所有分析過的 OFDM 符號進(jìn)行平均的誤差矢量幅度均方根值。

EVMPeak：是所有子載波和所有分析 OFDM 符號的誤差矢量幅度峰值。

PilotEVM：是僅Pilot子載波誤差矢量幅度的均方根值，是對突發(fā)中所有分析 OFDM 符號的平均值。

DataEVM：是僅數(shù)據(jù)子載波的誤差矢量幅度的均方根值，在所有 OFDM 符號中進(jìn)行平均。

那么標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該測量的EVM定義是什么呢？是這個公式：

這個公式有點長，角標(biāo)也很多，但我們只要看NST就清楚了，如上所述，NST是所有子載波數(shù)量。而且采用的是均方根的計算方法。所以無疑，我們應(yīng)該使用圖中第一個EVM的結(jié)果，也就是所有子載波和所有分析過的OFDM 符號進(jìn)行平均的誤差矢量幅度均方根值作為最終的判定結(jié)果。

其他變量的定義為：

P0是星座的平均功率；NSS是流數(shù)；NSYM是symbol數(shù)；I0和Q0是理想符號點的I/Q分量；I和Q是實測符號點的I/Q分量。

針對?80+80 MHz 傳輸?shù)膬蓚€頻段進(jìn)行EVM測試的情況，上式中的NST代表兩個80 MHz 頻段的子載波總數(shù)。

測試應(yīng)在至少20個PPDU上進(jìn)行。測試中的PPDU長度至少為16個OFDM 數(shù)據(jù)符號。符號應(yīng)使用隨機數(shù)據(jù)。