发射机中的本振相噪,是影响发射信号EVM的一个因素。
先来看看理论分析。
首先来看看EVM的定义。
对于每一个符号而言,有一个理论上的位置,即上图中的绿点(Reference),但是实际上,符号对应的点,在星座图上会有偏移,如上图中的桔黄色的点(Measured)。
而理想和现实之间的差距,即是误差矢量,如上图红色箭头所示。
由上图可知,对于每一个符号ki, 误差矢量可以由下式进行表示:
在文献[1]中,对EVM的定义是这样的:
我的理解是这样的,就是,虽然针对单个符号可以计算EVM,但是书中的定义,是基于多个符号对应误差矢量的平均值。
其数学表达式为:
然后再看看怎么把相位噪声换算到EVM上。
既然,现在只是考虑相位噪声对EVM的影响,所以可以不考虑幅度误差。
并且,假设上述的矢量误差,是由于本振的相噪引起的。
本振的相噪,可以看成是一个很小的随机相位量,定义为:
所以,实测的信号,可以用下式进行表示:
因此,误差矢量的幅度如下图所示:
相噪的自相关函数与其对应的功率谱密度有如下的关系(我随机过程学的不好,所以下面的式子,并不是很理解,先copy过来)。
所以(在文献[1]的基础上,补了个dt,还有绿圈中为啥又不是Ts了呢?不过可以先看结论):
假设本振的环路带宽相对较宽,则由于相噪累积出来的能量为:
其中,Nphse是平均相噪,单位为dBc/Hz,BWsynth_loop是环路滤波器的带宽,单位为Hz。
所以,
如果使用了多个本振,则
然后再看看仿真验证。
用SystemVue进行验证,发现当LO不考虑相噪时,EVM为0.79%。
当相噪为:
-70dBc/Hz@100Hz,
-70dBc/Hz@1000Hz
-70dBc/Hz@100KHz
-174dBc/Hz@1MHz
时,仿真得到的值为14.71%,而根据上述公式,计算得到的值为14.14%。两种结果对比来看,理论公式的预估还是比较准确的。
同时,可以从星座图中看到,测量点成为一个弧形,这也与开头的假设相呼应,即没有幅度误差或者很小,只有相位误差。
文献:【1】RF System Design of Transceivers for Wireless Communication