如何评价接收机灵敏度和EVM的关系

作者: 坤恒顺维

经常会有用户问,要做接收机的灵敏度测试,对信号源自身的剩余(残余)矢量幅度误差EVM有没有要求?  有多高的要求?

很多信号源,标称剩余EVM很低,一般略好一些的,在FR1 Sub 6G频段的5G NR信号剩余EVM都是0.5%以下。而且通常还给出了所谓的“浴盆曲线(Bathtub)”。

如何评价接收机灵敏度和EVM的关系


(当然,这里要注意,其实这个EVM结果,也受测试用的矢量信号分析仪VSA的能力限制。如果VSA不好,也无法测试比本身性能更好的矢量信号源VSG)。


5G基站接收机灵敏度测试要求


那么问题来了,测试接收机的灵敏度,对VSG的EVM有什么样的要求呢?

 

为了研究这个问题,我们以3GPP 38.141的5G NR基站灵敏度为例


如何评价接收机灵敏度和EVM的关系

如何评价接收机灵敏度和EVM的关系



如上图,我们以3.0~4.2G, 100MHz带宽, 30KHz SCS为例。这里协议要求使用G-FR1-A1-5这个参考测量信号,该信号占用51个RB。


3GPP要求的灵敏度是-94.6dBm,51个RB需要51*12=612个子载波。所以可以计算得到,每个子载波(30KHz带宽)的功率为:

-94.6 - 10*log(51*12)=-122.5dBm/30KHz

我们知道自然界的底噪是-174dBm/Hz。所以我们可以算出,此时的信噪比SNR:

-122.5 - 10*log(30000)- (-174)  =  6.7dB

所以这时候,信噪比只有6.7dB。


上面文章我们提到, EVM还有dB的表达方式,假设VSG的剩余EVM是0.5%,那么它的剩余EVM用dB表示就是:20*log(0.005)=46dB,这个46dB可以理解为VSG的信号和“所有失真+噪声”的比值, 这是远远高于5G基站灵敏度测试是需要的6.7dB的信噪比的。所以VSG自身的剩余EVM的影响非常小,几乎可以忽略。


VSG的剩余EVM都是在VSG输出大功率(浴盆曲线中部)时测试的。例如0.5%时候,对应的“信号-噪声和失真比”,也就是信号质量是46dB。

 

而测试接收机灵敏度的时候,需要的信号源输出极小的功率(VSG内部一般是通过衰减器实现的)。这时,主要矛盾是自然界的底噪和极低的有用信号功率之比,实际的信噪比只有6.7dB。所以信号源自身的剩余EVM(在大功率下测得的信号质量),例如46dB的信号质量,对小信号输出时候的信噪比6.7dB的影响几乎可以忽略。


当然,EVM是矢量信号源至关重要的指标,尤其是测试关键器件如放大器的EVM,矢量信号源自身的剩余EVM还是越小越好。


如何评价接收机灵敏度和EVM的关系


KSW-VSG02系列,其剩余EVM可以做到< 0.5%量级

除此之外, KSW-VSG02可覆盖100KHz ~ 44GHz 频率范围,其内置矢量信号源设置简单、性能灵活,调制样式丰富,还可以根据用户需要编辑、下载配置所需要的波形,进行多种复杂信号模拟。具备最大2GHz内部调制带宽,可满足大带宽信号模拟需求。无论是连续波还是矢量调制信号,其信号质量优异,既是理想的本振源和时钟源,也是高性能的复杂矢量调制模拟仿真信号源。矢量信号源广泛用于移动通信系统测试、雷达性能综合评估、高性能接收机测试和元器件参数测试等方面,覆盖航空、航天、雷达、通信以及导航设备等众多领域。