FIR滤波器幅频特性对EVM的影响仿真.doc

1 RCF 滤波器幅频特性失真对滤波器幅频特性失真对 EVM 的影响的影响 目目 录录 目目 录录 1 1 EVM 的定义 2 2 EVM 的理论值的大致估计 2 2 1 通道滤波器的一般表示 3 2 2通道滤波器的幅频特性失真的影响 3 3 EVM 的实际值的计算 4 3 1 仿真模型 4 3 2仿真结果 5 2 1 EVM 的定义的定义 EVM 矢量幅度误差 Error Vector Magnitude 在 TS 25 101 V3 2 2 中定义 为 所测量的波形和调制波形的理论值之间的差别 EVM 是平均错误矢量的能 量与平均参考信号能量的比率的平方根植 并以 a 的形式给出 所测量的时 间间隔是 1 个时间槽 EVM 是数字通信系统中一个重要的衡量调制质量指标 第三代移动通信系 统 WCDMA CDMA2000 TD SCDMA 协议规定调制精度采用 EVM 来衡 量 影响输出信号的 EVM 指标主要有以下几个因素 1 输入 I Q 信号的幅度不平衡 2 正交调制器移相误差 即 I Q 相位不平衡 3 载波泄漏 4 通道滤波器幅频特性失真 5 通道滤波器相频特性失真 6 本振相位噪声的影响 7 非线性产物的影响 所有这些因素的影响可以近似的认为是独立的 因而在分析计算时可以分 别考虑 假如单纯有输入 I Q 信号幅度不平衡造成的 EVM 值记为 EVM1 正 交调制器移相误差造成 EVM 值记为 EVM2 依次类推 我们可以得到 EVM1 EVM7 则总的 EVM 值为 1 7 1 2 Eq i iEVMEVM 在本文中将主要计算和分析通道滤波器的幅频和相频特性不理想所引起的 失真 2 EVM 的理论值的大致估计的理论值的大致估计 通道滤波器相频特性失真主要是由于滤波器对不同频率的信号的时延不同 而引起 而我们所设计 AD6624 和 ISL5217 的滤波器都是线性相位的 因为我 们采用了数字中频技术正交调制和解调过程中都采用了 FIR 滤波器 其相位是 线性的 因而相频特性的失真是由射频和中频的模拟滤波器所引起 在仿真中 就不在考虑 通道滤波器幅频特性失真是由于通道滤波器不是理想的 RRC 滤波器 因而 3 对发送的信号产生了码间干扰 最终影响到了 EVM 2 1 通道滤波器的一般表示通道滤波器的一般表示 因为在此仅是分析通道滤波器对信号造成的失真 所以在不失一般意义的 情况下 我们考虑滤波器的带内插损为 0 同时简化分析 我们将滤波器等效 到基带来处理 通道滤波器的转移传递函数表示为 2 1EqiiExpH 幅度畸变产生的干扰 生的干扰 第三部分为以认为是非线性相位产 应可信号项 第二部分的响 其中一部分的响应为的右边可分三部分考虑 响应时 上面方程析信号通过该滤波器的表示非线性相位 在分 分应该为意该函数在同带内的积表示通道内的纹波 注上式中 0 2 2 通道滤波器的幅频特性失真的影响通道滤波器的幅频特性失真的影响 在分析滤波器幅频特性失真产生的影响时 可暂时不考虑非线性相位对信 号的影响 此时可以将等式 2 改写成如下形式 3 1EqiExpH 设输入信号的功率为 S 同时假设输入信号的带宽小于滤波器通带 的带宽 输入信号在通带内是平坦的 则输出的功率谱为 4 2 2 EqSSSV 上式中右边第二项和第三项为误差项 由于假设输入信号功率谱密度在通 带是平坦的 且 在通带内的积分为 0 5 d 1 dS d 2 2 2 2 2 2 2 2 2 EVM5Eq S 再做假设通带纹波为正弦 则 4 6 0814 0 5EqEVM 3 EVM 的实际值的计算的实际值的计算 接收到的基带的 I Q 信号 由于 RRC 滤波器纹波等因素 形成一个分布 如下图所示 上图仅仅画了第一象限 图中 S 为统计平均值 M 为一个实际的测试点对 应的矢量 E 为误差矢量 则 Eq7 1 i i M N S Eq8 1 2 i S i M N EVM 上式中 N 为测试点的个数 3 1 仿真模型仿真模型 在发射过程中 用 MATLAB 产生 I Q 信号 先内插然后通过 FIR 低通成 形滤波器 RRC 滤波器 滤波 然后在通过其他滤波器 例如 CIC 滤波器或半 带滤波器 进行内插和滤波 在计算 EVM 的过程中 由于考虑的是 FIR 滤波 器的影响 因此假设其余的内插和滤波过程都是理想的 在接收过程中 也假 设正交解调和滤波抽取是理想的 5 事实上由于 EVM 是考察整个发射通道的调制质量 发射通道根据以上假设 可以简化为 将发射的 I Q 信号再通过理想的 RRC 滤波器 然后抽取 对得到的 I Q 信号按上述方法进行计算 则得到发射通道的由 RRC 滤波器幅频特性不理想 引起的 EVM 也可以将发射的 I Q 信号通过发射通路相同的 RRC 滤波器 然后抽取 对得到的 I Q 信号也按上述方法进行计算 得到的值应该大致为发射通道 EVM 的两倍 仿真过程中 RRC 滤波器按一定的纹波和带外衰减设计 而理想的 RRC 滤波器由阶数较高的 纹波较小 以及带外衰减比较大的 RRC 滤波器来实现 3 2 仿真结果仿真结果 用 MATLAB 产生的 I 信号 发送通道 RRC 滤波器的频率响应 以及其通带的纹波和阻带衰减 6 I 信号通过内插和 RRC 滤波器以及接收端的理想的 RRC 滤波器和抽取后的 信号的分布图如下 7 计算结果如下计算结果如下 由以上结果 接收到的 I Q 信号通过理想的 RRC 滤波器所得到的 EVM