EVM（Error Vector Magnitude）是在频谱分析仪和通信中经常听到的一个词，第一次见到这个词，莫名就觉得它充满故事性。今天就来探究一下它的背景。
在通信网络中，为了保证信号传输的质量，我们需要验证发射器以及接收机的性能。发射器的性能评判指标是多样化的，但EVM一个指标，便可将它们“一波带走”。在了解EVM之前，我们先来了解一下什么是QAM调制。
QAM 调制
传统的调制类型包括BPSK, QPSK等。在后续的技术更新换代中，采用越来越高阶的QAM调制类型。因为其可实现更高的频谱效率。并且，QAM调制的输入数据可同时利用载波信号的相位和幅度进行调制。
在发射链中，符号编码器（symbol encoder）将输入的数据流翻译成In-phase(I)和信号的正交（Quadrature）Q分量。这两个正弦波分量有90度的相位差。调制的输出是I和Q信号分量的组合。调制输出的信号经过放大器之后，便可通过天线发射出去在空间中传播。
更高的数据速率可以通过在一个符号位里面编码更多的数据位数来实现。更高阶的QAM使得在保持相同的频谱分布下，能传输更多的数据位数，从而实现了更高的效率。以wifi信号为例：
· 802.11ac（WIFI 5）每个符号位symbol里面包括了8 bits的数据，从而支持最高256-QAM;
·802.11ax（WIFI 6）每个符号位symbol里面包括了10 bits的数据，从而支持最高1024-QAM;
·802.11be 每个符号位symbol里面包括了12 bits的数据，从而支持最高4096-QAM
QAM 星座图
在星座图中，信号以I和Q分量进行表示。点与水平轴的角度代表了信号的相位，点到原点的距离代表了信号的幅度。星座图上，每一个点都代表着独特的幅度和相位信息。整个星座图就代表着其能传输的所有可能符号位。
越高阶的QAM调制，其星座图的点之间距离越近，从而对噪声和非线性也就越敏感。比起低调制速率，数字传输通道要求更好的信噪比（SNR）来保证不出错，这是因为星座图的点之间距离变小了，从而对接受机的判断距离也变小了。
16 QAM星座图（左上）和眼图 （右下）
64 QAM 星座图（左上）和眼图（右下） ，可见64QAM星座图点更密集一些
发射器同样需要更高的精度，而EVM就是用来量化这种精度的一个标尺。
EVM是什么？
EVM是数字通信中最常用来表征调制质量的量度。它表示了一个星座点距离其理论位置的偏差。 通常用%RMS 或者 dB作为单位。
EVM的图示
EVM是衡量传输质量的非常全面的指标。因为它反映了会影响传输幅度和相位的信号缺陷。它表征了会影响传输精度的几乎所有缺陷，这些缺陷可能来自于发射链中的基带，IF或者RF成分。
几种常见的缺陷类型：
· I/Q增益和相位失配：增益失配源自两个基带调制信号（I和Q）在上变频器处有幅度差异。相位（或正交）失配在两个调制基带信号并不100%正交（90°）时会出现。
· 符合时钟错误：来源与编码器，符号时钟控制着单个符号位传输的频率和时间。
· 相位噪声： 起源于LO（RF或IF）
· PA放大器压缩及非线性： 起源于放大器工作在其增益压缩区域或表现出非线性。
用什么样的仪器来测量EVM？
发射器的EVM指标应该在其运行的所有功率和频率层级进行测量。用来测量EVM的仪器需要能以高于信号带宽的采样率，将传输的信号转换成一系列复杂的采样点。并且还要保证I/Q幅度和相位平衡，dc偏置，相位噪声，模拟-数字量化噪声的充分精度，来确保错误范围较小。
测量仪器以及误差范围
为了得到尽可能小的测量误差，要求测试仪器的EVM性能要优于被测物。在测试同一个DUT时，测试仪器与DUT的EVM性能差距越大，测量的误差就越小。当测试仪器与DUT的EVM指标接近时，测量的误差过大，导致无法满足IEEE EVM的要求。
要点总结
EVM 将影响发射器的缺陷打包在一起，用'一个数字’来表示。EVM在设计阶段常用来表征设备特性以及揭示一些潜在的畸变来源。由于其简单的特点，在生产中，也用其来表示发射器是否能正常工作。
但是，需要明白EVM是一个计算得到的参数，并且拥有多个校正项。用于测量EVM的仪器的EVM性能对测量结果影响非常大。
联系客服
