技术分享 | 一起来学802.11物理层测试标准-第四章（EVM的结果如何看？—11ac的调制精度）

时间： 2024-08-26 来源：康希通信公众号

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5G也好，Wi-Fi也好，关于调制精度我们前面已经多次学习。尤其是EVM，也是读者留言最多的技术问题之一，可能是由于它在3GPP以及IEEE等多种重要标准中的广泛使用。EVM既为数字调制信号提供了一个简单的量化指标，也为分析和解决信号损伤和失真的根本原因提供了一种意义深远的方法。EVM测量的接受度正在迅速提高。

11ac的调制精度也分为两部分内容，一个是中心频率泄漏，一个是相对星座误差。

01 Transmit center frequency leakage

在一起来学802.11物理层测试标准（11n HT-5）中，我们曾经学习过11b，11a和11n的载波泄漏或中心频率泄漏，如下图红框中所示，在我们做频谱测量的时候，经常会看到在发射载波中心频点处的小尖峰，就是泄漏的载波。

这个泄漏是不可避免的，它允许发生但不能太大。对于11ac所有format和带宽（RF LO位于两个频段之外的80+80 MHz除外），TX LO泄漏应符合以下要求（按每根天线规定）：

当RF LO位于传输PPDU带宽中心时，使用RBW=312.5kHz在传输带宽中心测量的功率不得超过max（P-10log(NST) , -20dBm)，其中P为每个天线的发射功率（dBm），NST 是子载波总数量，对于不同带宽NST 的值为：

CBW：20 40 80 80+80 160MHz

NST：56 114 242 242 484

所以P-10log(NST) 为PPDU每个子载波的平均功率。

当RF LO不在传输PPDU带宽的中心时，使用RBW=312.5kHz在RF LO位置测量的功率不得超过max（P-32, -20dBm)，P-32为总发射功率P的最大值减去32dB。

对于RF LO位于两个频段之外的80+80MHz传输，RF LO应符合相应的频谱模板要求。也就是说它不需要测试中心频率泄漏。

下面的截图是一个实测的11ac信号的载波泄漏功率值，它这里是用dB值表示的，而并没有使用dBm。

我们来分析一下原因，根据我们以前所学，从11b开始，到11a，11n均有相应的要求：

11b-DSSS：叫做carrier suppression，载波抑制，指标要求是用dB值表示的，具体为：使用100kHz的RBW测量载波中心功率点和频谱中最大功率点的差值，至少低15dB；

11a-OFDM：中心频率分量的泄漏不得超过max(P – 15，–20) dBm（在2016版本中此处是-15dB），或者相对于其余子载波的平均能量不应超过+2dB。

11n：20M同11a。40MHz信道宽度，中心频率泄漏不得超过max(P – 20，–20) dBm（在2016版本中此处是-20dB），或者，相对于其余子载波的平均能量不应超过0 dB。对于 40 MHz 信道中的上部或下部 20 MHz 传输，中心频率泄漏（40MHz信道的中心）不得超过max（P – 17，–20) dBm。

所以说最初的载波抑制定义的是相对值dB，到了802.11-2020版本之后，对于11a和11n，变成了dBm的限值。于是我们需要注意上图中的结果，还需转换成dBm的值。本例中，P为14.09dBm，40M带宽，所以泄漏的功率为-36.78dBm，满足-6.48/-17.91dBm的限值要求。

02 Transmitter constellation error

在802.11的标准中，一直都是以相对星座误差（RCE：relative constellation error）这个字眼儿来规定限值的。首先我们说它无异于EVM，误差矢量幅度。误差矢量是理想参考信号与测量信号在给定时间内的矢量差。换句话说，它是在去除理想信号后的残余噪声和失真。

11ac的相对星座误差的要求如下：

在5G中，EVM的指标要求往往是使用百分比单位给出的，我们曾在一起来学802.11物理层测试标准（DSSS-EVM）中给出过EVM dB和% 单位之间的换算公式，再来复习一下：

EVM（%） = [100 × 10^(EVM（dB）/20)] %；

EVM（dB）= 20 × log（EVM（%）/100）；

拿MCS=4，16-QAM RCE限值为-19dB为例，用百分比表示则为：11.22%。下图是11ac，40MHz，MCS4的解调结果示例：

我们放大了看一下EVM的详细结果数值，左边是dB表示，右边是对应的%表示：

很多人经常会问，这么多EVM的结果，究竟应该用哪个值作为最终的判定结果呢？首先我们看一下以上各个EVM的定义：

EVM：是对所有子载波和所有分析过的OFDM符号进行平均的误差矢量幅度均方根值。

EVMPeak：是所有子载波和所有分析OFDM符号的误差矢量幅度峰值。

PilotEVM：是仅Pilot子载波误差矢量幅度的均方根值，是对突发中所有分析OFDM符号的平均值。

DataEVM：是仅数据子载波的误差矢量幅度的均方根值，在所有OFDM符号中进行平均。

那么标准中应该测量的EVM定义是什么呢？是这个公式：

这个公式有点长，角标也很多，但我们只要看NST就清楚了，如上所述，NST是所有子载波数量。而且采用的是均方根的计算方法。所以无疑，我们应该使用图中第一个EVM的结果，也就是所有子载波和所有分析过的OFDM 符号进行平均的误差矢量幅度均方根值作为最终的判定结果。

其他变量的定义为：

P0是星座的平均功率；NSS是流数；NSYM是symbol数；I0和Q0是理想符号点的I/Q分量；I和Q是实测符号点的I/Q分量。

针对 80+80 MHz 传输的两个频段进行EVM测试的情况，上式中的NST代表两个80 MHz 频段的子载波总数。

测试应在至少20个PPDU上进行。测试中的PPDU长度至少为16个OFDM 数据符号。符号应使用随机数据。

文章来源于无线通信标准解读公众号，作者Jianer。

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