芯耀
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你想不想，從頻譜儀上顯示的星座圖，就能輕輕松松低分析出，信號質(zhì)量差是由于啥原因產(chǎn)生的么？
想的話，就請往下看。
星座圖上的點，分別代表載波的幅度和相位。
星座圖，顯示了每個符號對應(yīng)的點，是由點組成的。矢量圖，顯示了點到點的路徑，是由線組成的。
矢量圖的一個重要應(yīng)用，就是區(qū)分不同的調(diào)制變體。
如下圖所示，左邊為標準的QPSK調(diào)制方式，右邊為偏移QPSK調(diào)制方式。
但是，在大多數(shù)情況下，星座圖對于我們debug EVM惡化的來源，更有幫助。
數(shù)字通信系統(tǒng)中，主打三個部分，即發(fā)射機，接收機和傳播路徑。
EVM或者SNR雖然能夠告訴我們調(diào)制信號質(zhì)量的好壞，但他們就是一個簡單的數(shù)字。沒法告訴我們EVM惡化的原因。
但是星座圖可以。
造成EVM惡化的原因，主要分為四大類，包括：幅度影響，相位影響，I/Q不平衡，還有設(shè)置問題。
首先看幅度影響。
假設(shè)系統(tǒng)發(fā)生壓縮。
QAM和APSK使用不同的離散幅度電平來傳輸信息。最常見的幅度問題，就是非線性，即器件發(fā)生壓縮。
而壓縮現(xiàn)象，一般是發(fā)生在輸入信號電平比較高的情況，也就是說，在輸入電平比較高的時候，獲得的增益，要比低輸入電平的時候小。
而在星座圖中，測量點到原點的距離，就代表信號的幅度。所以距離原點越遠的點，信號的幅度就越大。
如下圖所示，四個角落上的點，離原點最遠，具有最高的幅度。
所以，當系統(tǒng)進入壓縮狀態(tài)時，他們獲得的增益，就要比里面的那些點要小，所以這四個點會被往原點推。
這會導(dǎo)致，這些點與星座上的其他點距離拉進，導(dǎo)致EVM惡化，誤判概率上升。
噪聲是數(shù)字通信系統(tǒng)中另外一種形式的幅度失真。
當信號幅度低的時候，噪聲會使得SNR變低。當然，信號幅度高的時候，噪聲也會使SNR變低，但是幅度高的時候，SNR本來就很好，所以無所謂。
低SNR的時候，在星座圖中，測量點在理想點的周圍擴散開來。
而且，SNR下降的越多，擴散的越厲害。
如果噪聲是寬帶的或不相關(guān)的，則星座點將或多或少地隨機分布在理想點周圍，從而導(dǎo)致星座圖類似于下圖所示。
帶內(nèi)雜散也會在星座圖中反應(yīng)出來。
帶內(nèi)雜散，是指落在調(diào)制信號帶寬內(nèi)的窄帶干擾或者雜散。
在星座圖中，這些雜散通常會使得測試點在理想點周圍圍成一個圈，如下圖所示。雜散信號的幅度越大，圈的半徑也越大。
再看相位影響。
相位噪聲，在星座圖中是很容被識別出來的。
QAM和APSK調(diào)制信號，部分通過使用相位變化來傳遞信息，因此信號相位的隨機波動可能導(dǎo)致接收端解調(diào)不正確，使得EVM惡化。
如下圖所示，相位的變化，使得星座圖上的點，繞著原點旋轉(zhuǎn)，在理想點附近，形成一個弧形。而且相位噪聲越差，弧形就越長。
再看I/Q不平衡。
I/Q調(diào)制或解調(diào)器的不理想性，是EVM 變差的另一個常見原因。
星座圖中的X軸和Y軸，分別代表I路和Q路的幅度。
射頻矢量信號，通常使用I/Q調(diào)制產(chǎn)生的，如下圖所示。在I/Q調(diào)制器中，同相通道和正交通道都與LO混頻。在Q通路中，LO的相位需要精確偏移90度。這些I和Q部件，然后相加，得到調(diào)制矢量信號。
接收端是上述過程的逆過程。
所以，如果I/Q調(diào)制或解調(diào)器不完美的話，會導(dǎo)致星座圖的形狀失真，使得EVM惡化。
先說 I/Q 增益不平衡。
理想情況下，I路和Q路應(yīng)該具有相同的增益，此時，大多數(shù)QAM星座圖為方形。
如果I/Q增益不平衡發(fā)生的話，星座圖會從方形會被拉伸，變成矩形。
而且，這個拉伸的程度，與增益不平衡的程度成正比，相差的越多，拉伸就越嚴重。
如下圖所示，藍色曲線是理想的星座圖，橙色曲線是由于Q路增益比I路增益高而拉伸后的星座圖。
還有I/Q正交誤差。
正交誤差，有時候也被稱為正交偏移，當I路和Q路相位不是完美的90度時，就會發(fā)生。
大多數(shù)理想的QAM星座圖中的符號，都是以正方形的形狀安排的，星座圖的平行邊和垂直邊是垂直的。
正交誤差，會導(dǎo)致星座圖變斜。當偏離90度越大，星座圖傾斜的就越嚴重，EVM惡化更多，誤判概率就越大，如下圖所示。
怎么樣，看到這，是不是忍不住點點頭？
參考文獻:
[1] Rohde&Schwarz White Paper，UNDERSTANDING EVM
