矢量信号误差分析技巧优化

矢量信号的误差分析是矢量信号分析技术的一项重要内容，矢量信号分析仪在进行矢量解调测量分析中准确地给出了测量信号的数字调制特性，各种误差的计算和最终误差决定了仪器的性能。在这里主要描述矢量信号分析仪对数字调制信号进行分析所给出的各种测量参数的计算方法。

矢量信号分析仪通过比较测量信号和内部产生的理想参考信号来计算调制误差。输出格式依赖于所选用的被测信号的调制方式。通过软按键操作可以选择误差不同的输出格式。测量信号的调制误差可以根据数值和相位分开表示，如极坐标图中的I和Q误差、误差向量值、星座图中的矢量等。

图3-22　误差矢量的坐标图

如图3-22所示是矢量信号分析仪通过比较测量信号和内部产生的理想参考信号来计算调制误差。输出格式依赖于所选用的被测信号的调制方式。通过软键盘操作可以选择误差不同的输出格式。测量信号的调制误差可以根据数值和相位分开表示，如极坐标图中的I和Q误差、误差向量值、星座图中的矢量。

1）误差矢量幅度

误差矢量幅度（Error Vector Magnitude，EVM）是衡量数字调制信号的一个很重要的概念，其表示的是图3-23中误差矢量的幅值，即在理想（参考）状态位置与被测状态位置之间画出的矢量的幅度。一般需要测量两个数，%rms和峰值（峰值位置所显示的符号数）。

误差矢量幅度能对数字调制信号的性能进行十分全面的考察。适当采用EVM和相关的测量能准确指出信号中问题出现的类型，甚至还能帮助识别它们的根源。作为信号质量的一个重要量度，EVM不仅给数字调制信号提供了一种简单的定量品质因素，同时还给对信号的损失和失真的根本原因进行揭示和处理提供了重要的方法。EVM计算方法如下：

这里信号误差的实部和虚部表示为：信号误差实部=I-Iref，信号误差虚部=Q-Qref，其中I和Q为被测信号的两路正交分量，Iref和Qref为由码元序列求得的理想I/Q分量。

2）幅度误差

幅度误差是指被测状态矢量幅度与理想（参考）状态的矢量幅度之间的差值，这两个矢量均以I/Q平面原点为起点。该参数衡量的是调制信号幅度成分的质量，幅度误差的计算方法如下：

3）相位误差

相位误差是指被测状态矢量与理想（参考）状态之间的角度，这两个矢量均以I/Q平面原点为起点。该参数衡量的是调制信号相位成分的质量，相位误差的计算方法如下：

其中，I和Q为被测信号的两路正交分量，Iref和Qref为由码元序列求得的理想I/Q分量。

4）I/Q偏移误差

I/Q偏移也称为“I/Q原点偏移”，是相对于在检测判决点上已调载波幅度的载波馈通信号幅度。载波馈通是用来产生调制信号的I/Q调制器平衡情况的标志。调制器的不平衡导致载波馈通并在解调I/Q信号上表现为直流偏置。I/Q偏移量用来测量带有模拟I/Q调制器的本振馈通。它可以表示为坐标图中的零点的偏移。如果没有本振馈通（本振100%抑制），那么I/Q偏移为零。从图3-23中可以看出QPSK信号的原点偏移情况。

5）I/Q不平衡(www.xing528.com)

I/Q不平衡用于衡量被测I/Q调制器的对称性。I/Q增益误差是发射机I和Q支路增益不相同的结果。I/Q不平衡示意星座图如图3-24所示。

3-23　I/Q偏移极坐标图

图3-24　IQ不平衡示意星座图

误差矢量EVM：

EVM测量对于数字调制信号有极强的洞察力。可以察觉数字调制信号极微小的变化，而且可以识别产生这种微小变化的原因。

EVM测量是衡量通信系统性能的有效和定量的手段。

EVM测量是连续不断地把输入的数据流与理想的参考信号进行幅度和相位的比较。

EVM就是在所利用的调制格式下，实际的码元I、Q位置与理想的码元I、Q位置的差别。

利用EVM测量可以评价整个通信系统的性能，也可以了解个别元件（例如：滤波器、功放等）的作用。EVM测量中是基于DSP重建所利用的调制格式下理想的参考信号的，这是因为载波和码元同步是自动产生的。

6）调制质量参数表

矢量信号分析能进行解调信号的定量分析，能给出调制质量参数表。

EVM rms表示矢量误差平均值，EVM pk表示矢量误差峰值；

Mag Err rms表示幅度误差平均值，Mag Err pk表示幅度误差峰值；

Phase Err rms表示相位误差平均值，Phase Err pk表示相位误差峰值；

Freq Err表示频率误差；

IQ offset表示IQ信号偏移；

Quad Err表示IQ信号相位正交误差；

Gain Imb表示IQ信号幅度不平衡。