技术分享 | 一起来学802.11物理层测试标准-第五章(EVM与MCS以及接收机性能的关联-11ac的接收机性能)

2024-10-18 康希通信公众号
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01 EVM与MCS以及接收机性能的关联

上一篇技术分享 | 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)中,我们学习了EVM的 %和dB 的换算公式,结合EVM的经典矢量图,再来看这个公式,会发现什么呢?其实早在一起来学802.11物理层测试标准(DSSS-EVM)中就给出过答案。今天我们来做进一步分析。

EVM(dB)= 20 × log(EVM(%)/100)

EVM一旦使用dB的表示方式,就会让我们想到是一个比值或者差值,那么这个差值的物理意义是什么呢?上图中“十”点为理想矢量信号点,“O”点为实际测量到的矢量信号点,EVM是这两个矢量的差的幅度再除以信号平均功率。这个差值其实就代表了各种来头的噪声,在一起来学802.11物理层测试标准(DSSS-EVM)中给出过噪声的来源,那么EVM的dB值的意义,就是噪声和信号功率的比值。那么信噪比SNR就是EVM的倒数,用dB的方式可以写成:

SNR(dB)= - EVM(dB)= - 20 × log(EVM(%)/100)


所以当我们知道了EVM的本质,其实就是信噪比的倒数之后,就很好解释MCS以及接收机性能如何跟它相关联了。再来看上一篇中RCE的要求表格,我们会发现:

·MCS的调制阶数越高,EVM(RCE)的要求越严格。这是因为在同样的信号功率(可以理解为星座图面积的半径)情况下,调制阶数越高,符号点数越多,每个符号点间隔越密集,那么想要正确解调出这些符号点所允许发生的噪声就必须越小。所以说,如果没有极好的噪声条件,高阶调制是无法实现的。那么这个噪声条件,一是设备硬件本身的设计水平,也就是理论最低需满足的信噪比,二是外界的噪声。MCS表格中要求的最高阶调制的EVM限值,是来自设备自身需满足的最低信噪比条件,其次还要看外部引入的噪声是否满足才能决定能否采用这种调制。

·在相同调制阶数情况下,编码速率数值越大,EVM(RCE)的要求越严格。注意这里是信道编码的过程。例如1/2的code rate,就是使用2bit去传输1bit的信息数据,冗余量要比3/4更大,所以抗噪声干扰的能力更强,因此EVM(RCE)的要求可以相对放宽。

Code Rate = Number of Information Bits / Total Number of Bits

那么对于接收机性能,EVM是如何关联呢?当然也是通过SNR,在一起来学802.11物理层测试标准(DSSS-接收机灵敏度)中我们给出过接收机BER/FER与SNR的曲线,在很多的教科书中也经常看到这种类似的曲线。误码率/误帧率/误包率是验证接收机性能的首选测量方法。如果在数字无线通信接收机的子系统中无法进行误码率/误帧率/误包率。。。的测试,则可以采用 EVM 来检查解调信号的质量。


02 11ac接收机性能

接下来我们就来看一下11ac的接收机性能指标要求。

1. 接收灵敏度,如下表所示。

与11n相比,红框的部分,是11ac多出来的部分,其余是一样的。

11ac的接收机最小灵敏度的测试条件如下:

·PSDU 长度为 4096 个八进制字节;

·数据包误码率(PER)应小于 10%;

·仅适用于non-STBC 模式、800 ns GI、BCC和VHT PPDUs。


下图是一个11ac设备PER的测试实例,俗称为“浴缸图”。40MHz带宽,MCS8,256QAM,3/4码率,对应表中的灵敏度要求为-56dBm。测试结果是-67dBm,测试通过。

2. 邻道抑制的要求如下:

·如果信道带宽为W,W=20/40/80/160MHz,则邻道干扰信号中心频率应距离主信号频率为W;

·干扰信号仍为VHT PHY信号,至少50%占空比;

·主信号功率应为上表灵敏度要求+3dB的值;

·邻道功率的设置应按照下表21-26,即邻信道功率与主信道功率的比值;

·满足上述条件下,仍需满足小于10% PER的要求,其余条件同接收灵敏度;

·测量80+80 MHz信道的邻道抑制时,干扰信号带宽仍为80 MHz,干扰信号的中心频率与主信号频率较低频段的中心频率相差 80 MHz,得到∆P1的抑制比,干扰信号的中心频率与主信号频率较高频段的中心频率相差 80 MHz,得到∆P2的抑制比,在∆P1和∆P2中取较小值,作为最终的抑制比。

3. 非邻道抑制

·干扰信号中心频率与主信号中心频率相距至少 2×W MHz;

·干扰信号功率参考上表21-26,计算方法同邻道抑制;

·其余要求同邻道抑制;

·对于80+80 MHz信道的非邻道抑制测试,干扰信号带宽仍为80 MHz,干扰信号的中心频率与主信号频率较低或较高频段的中心频率相差160MHz,其余同邻道抑制。在低端和高端分别得到两个抑制比∆P1和∆P2,取其中较小值作为最终的抑制比。


4. 最大输入电平

·最大输入电平为 -30 dBm 时,在每根天线测量的最大 PER 为 10%。


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