一起來學802.11物理層測試標準（EVM的結果如何看？—11ac的調制精度）

5G也好，Wi-Fi也好，關于調制精度我們前面已經(jīng)多次學習。尤其是EVM，也是讀者留言最多的技術問題之一，可能是由于它在3GPP以及IEEE等多種重要標準中的廣泛使用。EVM既為數(shù)字調制信號提供了一個簡單的量化指標，也為分析和解決信號損傷和失真的根本原因提供了一種意義深遠的方法。EVM 測量的接受度正在迅速提高。

11ac的調制精度也分為兩部分內容，一個是中心頻率泄漏，一個是相對星座誤差。

01、Transmit center frequency leakage

在一起來學802.11物理層測試標準（11n HT-5）中，我們曾經(jīng)學習過11b，11a和11n的載波泄漏或中心頻率泄漏，如下圖紅框中所示，在我們做頻譜測量的時候，經(jīng)常會看到在發(fā)射載波中心頻點處的小尖峰，就是泄漏的載波。

這個泄漏是不可避免的，它允許發(fā)生但不能太大。對于11ac所有format和帶寬（RF LO 位于兩個頻段之外的 80+80 MHz 除外），TX LO 泄漏應符合以下要求（按每根天線規(guī)定）：

當RF LO位于傳輸 PPDU帶寬中心時，使用RBW=312.5 kHz 在傳輸帶寬中心測量的功率不得超過max(P-10log(NST) , -20dBm)，其中 P 為每個天線的發(fā)射功率（dBm），NST?是子載波總數(shù)量，對于不同帶寬NST?的值為：

CBW：20? 40?? 80?? 80+80?? 160MHzNST：56  114  242  242 ????484

所以P-10log(NST)?為PPDU每個子載波的平均功率。

當RF?LO 不在傳輸PPDU帶寬的中心時，使用RBW=312.5 kHz 在RF LO 位置測量的功率不得超過max(P-32, -20dBm)，P-32為總發(fā)射功率P的最大值減去32dB。

對于RF LO位于兩個頻段之外的 80+80 MHz 傳輸，RF LO 應符合相應的頻譜模板要求。也就是說它不需要測試中心頻率泄漏。

下面的截圖是一個實測的11ac信號的載波泄漏功率值，它這里是用dB值表示的，而并沒有使用dBm。

我們來分析一下原因，根據(jù)我們以前所學，從11b開始，到11a，11n均有相應的要求：

11b-DSSS：叫做carrier suppression，載波抑制，指標要求是用dB值表示的，具體為：使用100kHz的RBW測量載波中心功率點和頻譜中最大功率點的差值，至少低15dB；

11a-OFDM：中心頻率分量的泄漏不得超過max(P – 15，–20) dBm（在2016版本中此處是-15dB），或者相對于其余子載波的平均能量不應超過+2dB。

11n：20M同11a。40 MHz 信道寬度，中心頻率泄漏不得超過max(P – 20，–20)?dBm（在2016版本中此處是-20dB），或者，相對于其余子載波的平均能量不應超過0 dB。對于 40 MHz 信道中的上部或下部 20 MHz 傳輸，中心頻率泄漏（40 MHz 信道的中心）不得超過max(P?– 17，–20) dBm。

所以說最初的載波抑制定義的是相對值dB，到了802.11-2020版本之后，對于11a和11n，變成了dBm的限值。于是我們需要注意上圖中的結果，還需轉換成dBm的值。本例中，P為14.09dBm，40M帶寬，所以泄漏的功率為-36.78dBm，滿足-6.48/-17.91dBm的限值要求。

02、Transmitter constellation error

在802.11的標準中，一直都是以相對星座誤差（RCE：relative constellation error）這個字眼兒來規(guī)定限值的。首先我們說它無異于EVM，誤差矢量幅度。誤差矢量是理想?yún)⒖夹盘柵c測量信號在給定時間內的矢量差。換句話說，它是在去除理想信號后的殘余噪聲和失真。

11ac的相對星座誤差的要求如下：

在5G中，EVM的指標要求往往是使用百分比單位給出的，我們曾在一起來學802.11物理層測試標準（DSSS-EVM）中給出過EVM dB和% 單位之間的換算公式，再來復習一下：

EVM（%）?=?[100?× 10^(EVM（dB）/20)]?%；EVM（dB）= 20?× log（EVM（%）/100）；

拿MCS=4，16-QAM RCE限值為-19dB為例，用百分比表示則為：11.22%。下圖是11ac，40MHz，MCS4的解調結果示例：

我們放大了看一下EVM的詳細結果數(shù)值，左邊是dB表示，右邊是對應的%表示：

很多人經(jīng)常會問，這么多EVM的結果，究竟應該用哪個值作為最終的判定結果呢？首先我們看一下以上各個EVM的定義：

EVM：是對所有子載波和所有分析過的 OFDM 符號進行平均的誤差矢量幅度均方根值。

EVMPeak：是所有子載波和所有分析 OFDM 符號的誤差矢量幅度峰值。

PilotEVM：是僅Pilot子載波誤差矢量幅度的均方根值，是對突發(fā)中所有分析 OFDM 符號的平均值。

DataEVM：是僅數(shù)據(jù)子載波的誤差矢量幅度的均方根值，在所有 OFDM 符號中進行平均。

那么標準中應該測量的EVM定義是什么呢？是這個公式：

這個公式有點長，角標也很多，但我們只要看NST就清楚了，如上所述，NST是所有子載波數(shù)量。而且采用的是均方根的計算方法。所以無疑，我們應該使用圖中第一個EVM的結果，也就是所有子載波和所有分析過的OFDM 符號進行平均的誤差矢量幅度均方根值作為最終的判定結果。

其他變量的定義為：

P0是星座的平均功率；NSS是流數(shù)；NSYM是symbol數(shù)；I0和Q0是理想符號點的I/Q分量；I和Q是實測符號點的I/Q分量。

針對?80+80 MHz 傳輸?shù)膬蓚€頻段進行EVM測試的情況，上式中的NST代表兩個80 MHz 頻段的子載波總數(shù)。

測試應在至少20個PPDU上進行。測試中的PPDU長度至少為16個OFDM 數(shù)據(jù)符號。符號應使用隨機數(shù)據(jù)。