什么是传输信号质量 单载波EVM的测试要求

我们曾经在一起来学802.11物理层测试标准(dsss-evm)中学习过evm的基本概念、11b dsss的evm计算,以及evm的db表示和%表示的换算。5g nr的evm虽说本质相同,但计算方法和要求相对复杂,分类也较多,我们要分几期来学习。
01、单载波evm的测试要求
我们先来看一下单载波evm的测试要求,分为以下几种情况:
pusch evm(推导过程附录e.4.2)和pusch evmdmrs(推导过程附录e.4.6.2)都不应该超出下表6.4.2.1.5-1的要求,并且测量evm时的ue输出功率需满足大于等于表6.3.1.3-1(最小发射功率)的要求,这里标准中有一个笔误,就是对于256qam调制而言,ue输出功率需满足最小发射功率+10db的要求,红框中的table 6.3.1-1应改为6.3.1.3-1,同上面一行。这里跟基站又不太一样,基站测量evm的要求,大都是在额定功率情况下,带功率回退或不带功率回退。
其中tt的要求需满足下表6.4.2.1.5-2,只有在256qam情况下,不同上行功率对应有不同的tt要求,其他调制方式的evm tt均为0.
2. pucch evm(推导过程附录e.5.9.2)与qpsk相同,不应超过17.5%。
3. prach evm (推导过程附录e.6.9.2)与qpsk相同,不应超过17.5%。
02、pusch evm结果的推导
在r17 h61的最新版本中,evm的推导又给出了更多的信息。我们曾在一起来学5g终端射频标准(什么是传输信号质量)中介绍过的传输信号质量的测量点图示,就与之前有了些许不同,增加了dft-s-ofdm-dmrs type2的测量点信息。如下图所示:
我们再把上图中整体的计算过程走一遍:①在计算evm之前,测量波形要先经过rf correction:采样时间偏移和射频频率偏移的校正。这样在计算evm之前,将从测量波形中去除载波泄漏。②测量的波形将使用信道估计值进一步均衡,并符合规定的evm均衡器频谱平坦度要求。③对于dft-s-ofdm波形,在前端fft和idft之后,evm结果被定义为平均误差矢量功率与平均参考功率之比的平方根,以%表示。④对于cp-ofdm波形,evm结果在前端fft之后被定义为平均误差矢量功率与平均参考功率之比的平方根,以%表示。
时域的基本evm测量间隔是prach的一个前导序列和pucch/pusch信道的持续时间,如果时域中的pucch和pusch启用跳频,则为一跳。
在一起来学5g终端射频标准(什么是传输信号质量)中也曾经提到,对于evm计算和非evm计算,以及不同的cp长度,取窗的位置和样本数是有所不同的。
简单介绍一下cp:
cp:cyclic prefix 循环前缀,插入cp的目的是为了减少ici(inter-channel interference),由于ici的存在,ofdm系统中子载波的正交性被破坏,进而影响了接收端的解调。复制有效载荷的末端并作为循环前缀传输,确保了传输信号和信道响应之间有一个 循环 卷积。这使得接收器可以应用一个简单的乘法来捕获所有延迟成分的能量。保证了子载波的正交性。
例如下图所示,给出了scs=15khz和30khz时,0.5ms内的symbol数和cp数。可以看出,每个symbol前均有cp,cp的长度是根据scs有所不同,随着scs增加,cp的长度在减小;不同symbol的cp长度也不完全相同。
在一个理想的信号中,fft可以在循环前缀的任何瞬间开始,而不会造成错误。然而,tx滤波器会缩小窗口,即减少样本数。evm的要求应满足w 测量信号由于进行了delay spreading,因此,ofdm符号之间以及数据和cp之间的明显分界线也会被扩散,而且时间也不明显。但参考信号的时间是已知的。参考信号与测量信号之间做相关运算,就会出来一个自相关的脉冲峰。这样测量信号的时间就知道了。
标准中规定:对于所有的传输信号质量中非evm的计算,z0(ν)中的样本数量减少到14个样本块,包括4096个样本(fft宽度),从每个ofdm符号中开始,包括解调参考信号。
对于evm计算,被测输出信号被减少到28个样本块,包括4096个样本(fft宽度),从包括解调参考信号的每个ofdm符号中的-w/2和+w/2开始。fdd,正常cp长度的一个slot内不同cp长度的中心时间是怎样的呢?这里需要注意,根据上面讲的,cp长度会根据symbol而不同,以下例举了在100mhz信道带宽和scs=30khz的情况下的两种cp:
      1. 除0和14(=7⋅2^μ)symbol外的ofdm符号中,其中符号0是每个子帧的第一个符号,在tf=144(=cp/2)位置;
2. 在ofdm符号0和14(=7⋅2^μ),其中符号0是每个子帧的第一个符号,在长度为352个fft样本的cp中,在tf=208(=352-144)位置。
evm的计算公式如下:其实evm也仍然是离不开5g最基本的时频资源,仍然是通过统计每个时间和频域上的最小单元去做的计算。
其中,
t:涵盖了在测量周期内所考虑的调制方案的解调符号数,(例如:每个时隙中的符号0、1、3、4、5、6、8、9、10、12、13,则|t|=11);
g:包括在分配的带宽内,所考虑的调制方案有效的解调符号的数量。(|g|=12*,为分配的rb数);
:是为evm评估的信号的样本;
:是由测量设备重建的理想信号;
p0是理想信号的平均功率。
从获得的样本中可以得出2n个evm值,-w/2中有n个值,+w/2中又有n个值,n值的定义具体可以参考一起来学5g终端射频标准(什么是传输信号质量)中。
接下来对两套n个值分别进行平均运算:
在-w/2和+w/2中分别得到和,然后取两者较大者为最终evm结果,与测试要求中的限值进行比对:
最后再补充一下pusch evm测量的配置条件:


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