其他可能影响传输调制精度的因素有I和Q信道中基带信号振幅和相位的不平衡、功率放大器的非线性特性、因传输反射造成的本振再调制及非常低的发射输出功率时信道频带内的相位噪声。它们通常不是导致调制精度降低的主要因素,但在特定情况下(例如低发射输出功率时),它们中的某些就可能会成为影响调制精度性能主要因素。
1.I和Q不平衡导致的降低
I信道和Q信道间基带信号的振幅及相位不平衡将会产生一个传输信号的镜像,该镜像与传输信号具有相同的载波和频谱带宽。设因I和Q及正交调制器所造成的整体归一化振幅不平衡为1:(1+δ),且I和Q信道信号的相位不平衡为从90°偏离ε度,由正交调制器所导致的相位误差σ相对较小,该传输信号中将包含有非期望的镜像分量,且可表示为
式(8.41)右侧第二项是非期望的镜像分量,它有着期望信号的镜像频谱,并处在与期望信号相同的带宽中。
定义镜像分量的功率与期望信号传输功率的比值为镜像抑制(image suppression,IMGs),它通常以对数形式表示为
由镜像成分造成的EVM为
得到一个适当调谐后且低于-30 dBc传输信号的镜像抑制并不难。当IMGS=-30 dBc时,大约为
一般情况下,镜像成分并不会使调制精度降低太多。如果IMGs=-30 dBc时,相位不平衡主要由I和Q信道造成,即σ≪ε,利用图3.22中IR=-IMGs,可算得振幅和相位的不平衡分别为0.3 dB和1°。
对于一个调幅信号,如CDMA、WCDMA、TDMA和EDGE的传输信号,发射机链的非线性特性将会影响它的调制精度。发射机的非线性主要由功率放大器所致,考虑到功率放大器在移动站发射机中的效率,通常要求线性运算运行于甲乙类放大器而不是甲类。非线性特性对调制精度的影响可按如下计算,只有当信号幅度等于或大于功率放大器的1 dB压缩点P-1时,才会影响调制精度。定义输出功率PTx超过P-1的部分为
由超出的幅度Δdc导致的调制误差可通过(10(Δdc+1)/20-1)大致算得,对应的EVM的计算则需考虑振幅概率分布函数Ptg,k。因非线性特性导致的累积调制误差或EVMnomlin可通过下式近似求得
假定一个CDMA发射机功率放大器的输出功率为28 dB,且它的1 dB压缩点(P-1)out为31 dBm,平均输出功率在(P-1)out以下3 dB。传输信号的概率分布函数(PDF)如图8.4所示。根据该概率分布函数和式(8.45),可求出EVMnomlin为
图8.4 CDMA IS-2000语音传输的振幅概率分布
在该例子中,可看到功率放大器的非线性并没有对调制精度产生显著的影响。很明显,该影响取决于功率放大器的非线性特性及传输信号的峰值与平均功率之比。如果前面例子中传输信号是CDMA IS-95语音信号而不是IS-2000语音信号,E VMnomlin将会增加到3.3%。
3.信道内带宽噪声的影响
高发射功率时信道带宽内的散射噪声对于调制精度或许不是问题。然而,当发射功率低的时候,信道内带宽噪声或许就成为影响传输信号调制精度的主要因素。例如,从靠近基站的CDMA移动站发出仅仅为-50 dB的信号。
因信道带宽内的散射噪声而导致EVMnoise的计算公式为
式中,Nin-ch-band为信道带宽的综合噪声;Tx为发射功率(单位为dBm)。两者都可在移动站的天线端口测量。例如,假定一个CDMA移动站的发射功率为-50 dBm,信道带宽1.23 MHz内的综合噪声为-71.5 dBm,在该输出功率时的误差大量幅度为
4.本振反向调制导致的调制误差
如果谐波信号的载波频率和本振频率相等,超高频或甚高频正交调制器的本振或许会被来自调制器负载的发射信号的反射谐波调制,这种现象叫作反向调制。一般情况下,当调制器有大负荷或需要提供太高输出功率时,就可能发生反向调制。这种现象在超外差式发射机中很少见,但在直接变频发射机中可能会发生,因为直接变频通常运行在传输载波的谐波或次谐波的频率上。不过,只要能够对发射机正交调制器进行恰当的设计和实现,反向调制对调制精度的影响可被降低到可忽略的程度。
假定传输信号带宽内合成本振的反向调制综合噪声比本振低|Nrm|dB,由反向调制造成的调制精度或EVMrm为
式中,Nrm<0,单位为dBc。(www.daowen.com)
当Nrm<-30 dBc时,反向调制噪声的影响将不重要,且对基于高度集成电路的射频发射机来说实现起来并不困难。
5.总的误差矢量幅度和波形品质因数
如果造成调制精度下降的所有因素互不相关,发射信号的整体误差矢量幅度可表述为
对应的整体传输波形品质因数ρtotal近似为
对于不同的调制精度退化,估算得出传输IS-95语音信号的高输出功率CDMA移动站的整体调制精度EVMtotal
在上述计算中没有包括因码片间干扰导致的精度降低。在超低输出功率的情况下(如-50 dBm),对应的EVM和ρ分别为
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