載波泄露,大概的意思是,在信號上不應(yīng)該有本振信號的,但是你卻有了,是不小心泄露出來的。
當(dāng)然泄露的路徑多種多樣,可能是基帶信號的直流偏移(DC offset),也可能是調(diào)制器端口之間的隔離度有限,也有可能是空間的某條耦合路徑~
那么,載波泄露會對EVM產(chǎn)生什么影響呢?
為了說明這個問題,先看一下基帶信號的直流偏移為啥會產(chǎn)生載波泄露。
假設(shè)基帶信號為:
則經(jīng)過上圖所示的正交調(diào)制器以后,得到如下的信號:
式子右邊的紅框框里,就是載波泄露,也稱為載波饋通(CFT,carrier feed through).
上面這個式子呢,第一步,顯而易見,按照上圖的正交調(diào)制器的框圖,劃拉一下,就是這個等式。
但是,第二步是怎么來的?
dang~
推算步驟見下面。
不想看推導(dǎo)的,略過也行。
現(xiàn)在回到開頭提到的那個問題,載波泄露會對EVM產(chǎn)生什么影響呢?
如果I路和Q路的基帶信號有直流偏移,則在星座圖上會發(fā)生星座圖平移,如下圖所示。
那這個帶有直流偏移的I路和Q路基帶信號,經(jīng)過理想調(diào)制,給到理想的解調(diào)器,解調(diào)出的星座圖,沒有懸念的,肯定也是上面這幅圖。
而,帶有直流偏移的I路和Q路基帶信號,經(jīng)過理想調(diào)制器后,會產(chǎn)生載波泄露。
所以,可以認(rèn)為,載波泄露會使得星座圖發(fā)生平移。
也許,會有這樣一個疑問哈!
那就是,你是直流偏移的I路和Q路基帶信號,經(jīng)過調(diào)制后,產(chǎn)生的載波泄露,會產(chǎn)生星座圖平移。
那如果是別的途徑來的載波泄露,是不是也會?雖然我覺得也會,因為可以對公式倒推,這樣的話,從別的地方過來的載波泄露,也可以等價為基帶信號上的直流偏移。但是用ADS仿真看了一下,發(fā)現(xiàn)平移沒看到,反而旋轉(zhuǎn)了。大家再討論討論。
那么,怎么量化本振泄露對EVM的影響呢?
定義載波抑制Cs為載波泄露功率與信號傳輸功率的比值,如下圖所示。
其中,PCFT為載波泄露的功率,PTX為有用信號的功率。
而由于載波泄露導(dǎo)致的EVM惡化,可由下式進(jìn)行計算【1】:
本來想用仿真來驗證一下理論的。但是沒成功,不知道是軟件問題,還是我的問題。
試了一下SystemVue,軟件并沒有給出想要的結(jié)果。星座圖沒有變化,EVM也沒有變化,但是從頻譜上看,確實是有一個很大的載波泄露,看基帶信號,確實也有直流疊加上去了,而且幅度還不小,不能忍!
沒辦法,我又折回ADS,用以前仿接收機的那一套,試了一下,發(fā)現(xiàn)比SystemVue好一點,能看到本振泄露,也能看到星座圖上確實是有了偏移,這到是和理論能對上。但是EVM反而變小了,不能忍!
不知道matlab是個什么表現(xiàn)。本來很想試一下,奈何還完全不會!
參考文獻(xiàn):
[1] RF System Design of Transceivers for Wireless Communication.pdf
發(fā)射機中的本振相噪,是影響發(fā)射信號EVM的一個因素。
先來看看理論分析。
首先來看看EVM的定義。
對于每一個符號而言,有一個理論上的位置,即上圖中的綠點(Reference),但是實際上,符號對應(yīng)的點,在星座圖上會有偏移,如上圖中的桔黃色的點(Measured)。
而理想和現(xiàn)實之間的差距,即是誤差矢量,如上圖紅色箭頭所示。
由上圖可知,對于每一個符號ki, 誤差矢量可以由下式進(jìn)行表示:
在文獻(xiàn)[1]中,對EVM的定義是這樣的:
我的理解是這樣的,就是,雖然針對單個符號可以計算EVM,但是書中的定義,是基于多個符號對應(yīng)誤差矢量的平均值。
其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
然后再看看怎么把相位噪聲換算到EVM上。
既然,現(xiàn)在只是考慮相位噪聲對EVM的影響,所以可以不考慮幅度誤差。
并且,假設(shè)上述的矢量誤差,是由于本振的相噪引起的。
本振的相噪,可以看成是一個很小的隨機相位量,定義為:
所以,實測的信號,可以用下式進(jìn)行表示:
因此,誤差矢量的幅度如下圖所示:
相噪的自相關(guān)函數(shù)與其對應(yīng)的功率譜密度有如下的關(guān)系(我隨機過程學(xué)的不好,所以下面的式子,并不是很理解,先copy過來)。
所以(在文獻(xiàn)[1]的基礎(chǔ)上,補了個dt,還有綠圈中為啥又不是Ts了呢?不過可以先看結(jié)論):
假設(shè)本振的環(huán)路帶寬相對較寬,則由于相噪累積出來的能量為:
其中,Nphse是平均相噪,單位為dBc/Hz,BWsynth_loop是環(huán)路濾波器的帶寬,單位為Hz。
所以,
如果使用了多個本振,則
然后再看看仿真驗證。
用SystemVue進(jìn)行驗證,發(fā)現(xiàn)當(dāng)LO不考慮相噪時,EVM為0.79%。
當(dāng)相噪為:
-70dBc/Hz@100Hz,
-70dBc/Hz@1000Hz
-70dBc/Hz@100KHz
-174dBc/Hz@1MHz
時,仿真得到的值為14.71%,而根據(jù)上述公式,計算得到的值為14.14%。兩種結(jié)果對比來看,理論公式的預(yù)估還是比較準(zhǔn)確的。
同時,可以從星座圖中看到,測量點成為一個弧形,這也與開頭的假設(shè)相呼應(yīng),即沒有幅度誤差或者很小,只有相位誤差。
文獻(xiàn):
【1】RF System Design of Transceivers for Wireless Communication
編輯:黃飛
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