理论教育 误差矢量幅度与波形品质因数分析

误差矢量幅度与波形品质因数分析

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:调制精度用调制误差矢量来表示,指的是调制矢量星座图上实际符号位置与理论符号位置之差。调制的射频信号在通过一个窄带滤波器时将会因幅度波纹和滤波器的群延时失真而发生进一步畸变。因此,失真调制可表示为式中,代表残差矢量。在CDMA系统中,波形品质因数ρ替代了EVM,用来表示调制精度。当理想信号与误差信号间的互相关可以忽略的时候,ρ与EVM大致有如下关系接下来将讨论导致调制精度下降的因素。

误差矢量幅度与波形品质因数分析

调制精度是无线通信发射机的一个关键参数。调制精度用调制误差矢量来表示,指的是调制矢量星座图上实际符号位置与理论符号位置之差。通过一个例子能够更好地解释。在CDMA反向链路中,考虑到功率效率与频谱效率,移位四相相移键控(offset QPSK,OQPSK)调制用于伪噪声(pseudo noise,PN)扩频码。OQPSK调制的射频信号可以表示为一个同相和正交信号的组合,即

式中,aI(t)和aO(t)分别为同相和正交信号的振幅,有

式中:A是调制信号的振幅;{Ik}和{Qk}是值为1或-1的同相信号I与正交信号Q的PN序列,实际上是将I和Q的传播数据PN序列通过将0转换为1、1转换-1的映射;Tc为扩频PN码码片的持续时间;g(t)为脉冲整形滤波器的时域响应,它在脉冲整形之前应当为矩形脉冲,g(t)=gr(t)定义如下:

为了简化,矩形脉冲用于以下分析。结合式(8.4)~式(8.6),可将式(8.3)重写为

φ(t-kTc)的真是值φk-或φk,如表8.1所示。

表8.1 信号I和Q的相移映射序列

使用时间步长为Tc/2(半个码片的持续时间)的离散时间变量代替连续时间变量,且考虑到式(8.3)、式(8.7)和式(8.8),式(8.4)和式(8.5)中当t=k1·Tc/2时的基带调制I/Q信号,可得到以下式子:

式中,k1时间常数k1·Tc/2;调制角度φ(k1)由式(8.8)确定,且映射在表8.1中给出。调制可以用矢量形式表示为

图8.2 理想的OQPSK调制星座图(a)与对应的畸变的调制星座图(b)

在无线通信系统中,调制精度用误差矢量幅度(error vector magnitude,EVM)来表示,定义为实际信号与理想信号间的平均平方误差,且被理想信号平均功率归一化后的值。EVM在数学上表示为

式中,E{·}表示总体平均值的期望值。

在CDMA系统中,波形品质因数ρ替代了EVM,用来表示调制精度。波形品质因数被定义为实际波形Z(t)与理想波形R(t)之间的相关系数,表示为

式中,Rk=Rk(tk)为测量周期中理想信号的第k个采样;Zk=Zk(tk)为测量周期中实际信号的第k个采样;M为半码片周期中的测量时间周期,至少应为1 229个半码片周期(0.5 ms)。

当理想信号与误差信号间的互相关可以忽略的时候,ρ与EVM大致有如下关系

接下来将讨论导致调制精度下降的因素。尽管来自这部分的大多数结果或许是从发射机分析中所得出,但同样适用于对接收机链中调制精度的求值。(www.daowen.com)

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