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5g网络apn接入点(lte和5g有什么区别)

admin 12-06 09:36 815次浏览

移动通信技术对数据传输速率的要求越来越高。提高传输速率的一种方法是使用更高阶的QAM调制方法,例如5G NR的256QAM PDSCH、微波的1024QAM、2048QAM和4096QAM调制。高阶QAM调制也对系统提出了更高的要求。例如,某系统的EVM测试结果为3%。单纯从数值的角度来看,EVM是否好似乎是好的,但EVM是否好不仅取决于数值,还取决于它的调制阶数。不同的调制阶数对EVM有不同的要求。直观来看,高阶QAM调制对EVM有更高的要求,但具体要求是什么?比如1024QAM调制,EVM应该比实现正常通信少多少?本文主要讨论这个问题。EVM一旦确定,就可以指导系统信噪比的指标分解和预算。

例如,3GPP TS38.141对5G NR不同调制方式的PDSCH EVM的要求如下。从表中还可以看出,随着调制阶数的提高,对EVM的要求也在不断提高。这些电动汽车是如何确定的?目前已经有客户开始测试1024QAM的PDSCH,但是TS38.141没有给出1024QAM的EVM要求。1024QAM EVM在测试中通过多少?本文将给出答案。

1.TS38.141不同顺序QAM EVM指示器的要求

PDSCH的调制方案

所需EVM (%)

QPSK

18.50%

16QAM

13.50%

64QAM

9%

256QAM

4.50%

1.QAM调制和EVM,以及EVM和信噪比之间的关系

EVM定义

1.EVM定义

QAM调制信号的质量通常由其EVM来衡量,它是误差矢量幅度的缩写,意思是误差矢量幅度。它被定义为误差矢量幅度与参考信号幅度之比,有时用百分比表示,有时用分贝表示。一般测得的EVM为其有效值,计算公式如下:

EVM和信噪比可以相互转换。在星座图中,EVM用电压表示,所以它们之间的转换公式如下。当然,如果有编码增益,这个公式中还要考虑编码增益,比如扩频增益。

2.不同QAM信号对EVM的要求

不同阶数的QAM对信号的抗干扰能力不同。数字调制信号的调制方式越复杂,频率带宽利用率越高,调制方式越复杂,抗干扰能力越差,功率利用率越低。也就是说,在接收时,需要更高的C/N比才能达到同样的传输质量。选择调制方式需要根据这两方面的通信系统来折中256QAM的符号点之间的距离,这意味着256QAM比BPSK调制更接近,更容易受到干扰而产生误差。

图2。不同调制方式的抗干扰能力

从EVM的含义出发,结合几种调制方式的星座图,如果要保证正常通信,即星座点不误判,要求每个星座点的最大误差矢量幅度为0.5a(其中A为相邻星座点之间的距离),即|E|max0.5a, 所以每个星座点都需要落在一个以参考信号为中心、半径为0.5A的圆内,由于不同星座点的参考信号幅度不同,所以距离原点最远的星座点对应的参考信号幅度最大,记录为|R|max,其容许EVM最小,即EVM_thre=0.5a/|R|max。 只要所有星座点的EVM小于EVM_thre,就不会出现误判,即总EVM小于EVM_thre。下图中的A=0.5a代表相邻星座点之间距离的一半。

3.64QAM EVM信号原理图

>

比如64QAM,星座图可以看作是间距为a 的8x8 阵列,那么距离原点最远的那个星座点坐标就是(3.5a,3.5a),矢量长度为1.414x3.5a,为了不发生误判,允许的矢量误差要小于半个星座间距(0.5a),这时的EVM<0.5a/(1.414x3.5a)=10.10%,为了保证接收机正常解调,留有一定的余量,5G NR 协议TS38.141 将64QAM 的EVM 限值设定在9%,是合理的。

当然这种估算方法保证了所有星座点的都不会发生误判,由于距离原点近一点的星座点参考信号幅度会小些,其EVM 会大些也不会发生误判,假设所有星座点同时达到最大误差矢量|E|max=0.5a,同时所有星座点等概率出现,此时系统的EVM 达到容忍上限,EVM 再大就会误判。此时系统的EVM RMS 值成为EVMRMS_thre,只要EVM 小于改值EVMRMS_thre,则系统一定不会发生误判。

附matlab代码如下:

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

clc

clear all

Mod=4096;%Mod代表调制阶数

Max=sqrt(Mod)/2;

EVMall=0;

R=0;

for m=1:Max;

for n=1:Max;

a(m,n)=m-0.5+1i*(n-0.5);

EVM(m,n)=0.5/abs(a(m,n));%星座图中每个星座点不误判时能容忍的最大EVM

R=R+abs(a(m,n))*abs(a(m,n));

EVMall=EVMall+EVM(m,n);

end

end

EVMRMS_thre=sqrt((0.5*0.5*Max*Max)/(R))%计算在不发生星座点误判时最大能容忍的EVM的RMS值

SNRRMS=1/(EVMRMS_thre*EVMRMS_thre);

SNRdBRMS_thre=10*log10(SNRRMS);%计算最大EVM的RMS值对应的SNR

EVM_thre=0.5/abs(a(Max,Max));

SNR_thre=1/(EVM_thre*EVM_thre);

SNRdB_thre=10*log10(SNR_thre);

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

图4(代码)、计算不同QAM 调制方式下对系统EVM 和SNR 要求门限

通过图4 Matlab 代码就可以计算出EVMRMS_thre 和EVM_thre,并计算出了其对系统SNR 的要求值。不同调制方式下对系统要求的EVM 和SNR 门限如表2 所示。从表中可看出,调制阶数越高,对系统的EVM 和SNR 要求就越高。

表2、不同QAM 调制方式对系统EVM 和SNR 要求

不同QAM 调制方式对系统EVM 和SNR 要求

以目前已经使用的最高调制阶数4096QAM 为例,其对系统的EVM 的RMS值要求小于1.91%,如果以最远点计算EVM 要求小于1.12%。如果将信号源和频谱仪直接相连,相当于在没有衰落的静态信道条件下,EVM RMS 值最好一般在0.2%左右,所以4096QAM 对EVM 的要求已经接近于硬件的极限水平。

3、实验验证

使用信号源产生一个4096QAM 信号,使用频谱分析仪进行解调。

生成4096QAM 调制信号

图5、生成4096QAM 调制信号

在不额外增加噪声的条件下,FSW 的解调结果如图6,其EVM 很好,星座图清晰可见。

不加噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

图6、不加噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

根据表1 计算结果,4096QAM 对系统的EVM 要求必须小于1.91%,对应的SNR 为34.36dB。在上述信号基础上增加-34dB 的AWGN 噪声,此时加噪声后信号的解调结果如图8 所示,星座图已经接近于模糊和误判,对应的EVM 测试结果为1.56%,与理论计算1.91%还是比较接近。

4096QAM 信号增加-34dB 的AWGN 噪声

图7、4096QAM 信号增加-34dB 的AWGN 噪声

加-34dB 噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

图8、加-34dB 噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

4、结论

更高阶的QAM 调制方式对系统EVM 和SNR 提出了更高的要求,系统的EVM 测试结果算好还是不好,不能只单纯看EVM 数值,还要看其调制阶数。本文计算了不同调制阶数下星座点不发生误判时对系统的EVM 和SNR 要求,具体结果参考表2,该结论可以理解调制阶数与EVM的关系以及对系统SNR的要求,可以用来指导系统设计和器件选型。

注:本文转自微波射频网 http://www.mwrf.net/

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图4(代码)、计算不同QAM 调制方式下对系统EVM 和SNR 要求门限

通过图4 Matlab 代码就可以计算出EVMRMS_thre 和EVM_thre,并计算出了其对系统SNR 的要求值。不同调制方式下对系统要求的EVM 和SNR 门限如表2 所示。从表中可看出,调制阶数越高,对系统的EVM 和SNR 要求就越高。

表2、不同QAM 调制方式对系统EVM 和SNR 要求

不同QAM 调制方式对系统EVM 和SNR 要求

以目前已经使用的最高调制阶数4096QAM 为例,其对系统的EVM 的RMS值要求小于1.91%,如果以最远点计算EVM 要求小于1.12%。如果将信号源和频谱仪直接相连,相当于在没有衰落的静态信道条件下,EVM RMS 值最好一般在0.2%左右,所以4096QAM 对EVM 的要求已经接近于硬件的极限水平。

3、实验验证

使用信号源产生一个4096QAM 信号,使用频谱分析仪进行解调。

生成4096QAM 调制信号

图5、生成4096QAM 调制信号

在不额外增加噪声的条件下,FSW 的解调结果如图6,其EVM 很好,星座图清晰可见。

不加噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

图6、不加噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

根据表1 计算结果,4096QAM 对系统的EVM 要求必须小于1.91%,对应的SNR 为34.36dB。在上述信号基础上增加-34dB 的AWGN 噪声,此时加噪声后信号的解调结果如图8 所示,星座图已经接近于模糊和误判,对应的EVM 测试结果为1.56%,与理论计算1.91%还是比较接近。

4096QAM 信号增加-34dB 的AWGN 噪声

图7、4096QAM 信号增加-34dB 的AWGN 噪声

加-34dB 噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

图8、加-34dB 噪声下FSW 对4096QAM 信号解调结果

4、结论

更高阶的QAM 调制方式对系统EVM 和SNR 提出了更高的要求,系统的EVM 测试结果算好还是不好,不能只单纯看EVM 数值,还要看其调制阶数。本文计算了不同调制阶数下星座点不发生误判时对系统的EVM 和SNR 要求,具体结果参考表2,该结论可以理解调制阶数与EVM的关系以及对系统SNR的要求,可以用来指导系统设计和器件选型。

注:本文转自微波射频网 http://www.mwrf.net/

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