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听说,本振相噪对发射信号的EVM有影响?

2023/06/29
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发射机中的本振相噪,是影响发射信号EVM的一个因素。

先来看看理论分析。

首先来看看EVM的定义。

对于每一个符号而言,有一个理论上的位置,即上图中的绿点(Reference),但是实际上,符号对应的点,在星座图上会有偏移,如上图中的桔黄色的点(Measured)。

而理想和现实之间的差距,即是误差矢量,如上图红色箭头所示。

由上图可知,对于每一个符号ki, 误差矢量可以由下式进行表示:

在文献[1]中,对EVM的定义是这样的:

我的理解是这样的,就是,虽然针对单个符号可以计算EVM,但是书中的定义,是基于多个符号对应误差矢量的平均值。

其数学表达式为:

然后再看看怎么把相位噪声换算到EVM上。

既然,现在只是考虑相位噪声对EVM的影响,所以可以不考虑幅度误差。

并且,假设上述的矢量误差,是由于本振的相噪引起的。

本振的相噪,可以看成是一个很小的随机相位量,定义为:

所以,实测的信号,可以用下式进行表示:

因此,误差矢量的幅度如下图所示:

相噪的自相关函数与其对应的功率谱密度有如下的关系(我随机过程学的不好,所以下面的式子,并不是很理解,先copy过来)。

所以(在文献[1]的基础上,补了个dt,还有绿圈中为啥又不是Ts了呢?不过可以先看结论):

假设本振的环路带宽相对较宽,则由于相噪累积出来的能量为:

其中,Nphse是平均相噪,单位为dBc/Hz,BWsynth_loop是环路滤波器的带宽,单位为Hz。

所以,

如果使用了多个本振,则

然后再看看仿真验证。

用SystemVue进行验证,发现当LO不考虑相噪时,EVM为0.79%。

当相噪为:

-70dBc/Hz@100Hz,

-70dBc/Hz@1000Hz

-70dBc/Hz@100KHz

-174dBc/Hz@1MHz

时,仿真得到的值为14.71%,而根据上述公式,计算得到的值为14.14%。两种结果对比来看,理论公式的预估还是比较准确的。

同时,可以从星座图中看到,测量点成为一个弧形,这也与开头的假设相呼应,即没有幅度误差或者很小,只有相位误差。

文献:【1】RF System Design of Transceivers for Wireless Communication

 

 

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