什么是传输信号质量 单载波EVM的测试要求

我们曾经在一起来学802.11物理层测试标准（DSSS-EVM）中学习过EVM的基本概念、11b DSSS的EVM计算，以及EVM的dB表示和%表示的换算。5G NR的EVM虽说本质相同，但计算方法和要求相对复杂，分类也较多，我们要分几期来学习。

01、单载波EVM的测试要求

我们先来看一下单载波EVM的测试要求，分为以下几种情况：

PUSCH EVM（推导过程附录E.4.2）和PUSCH EVMDMRS（推导过程附录E.4.6.2）都不应该超出下表6.4.2.1.5-1的要求，并且测量EVM时的UE输出功率需满足大于等于表6.3.1.3-1（最小发射功率）的要求，这里标准中有一个笔误，就是对于256QAM调制而言，UE输出功率需满足最小发射功率+10dB的要求，红框中的Table 6.3.1-1应改为6.3.1.3-1，同上面一行。这里跟基站又不太一样，基站测量EVM的要求，大都是在额定功率情况下，带功率回退或不带功率回退。

其中TT的要求需满足下表6.4.2.1.5-2，只有在256QAM情况下，不同上行功率对应有不同的TT要求，其他调制方式的EVM TT均为0.

2. PUCCH EVM（推导过程附录E.5.9.2）与QPSK相同，不应超过17.5%。

3. PRACH EVM （推导过程附录E.6.9.2）与QPSK相同，不应超过17.5%。

02、PUSCH EVM结果的推导

在R17 h61的最新版本中，EVM的推导又给出了更多的信息。我们曾在一起来学5G终端射频标准（什么是传输信号质量）中介绍过的传输信号质量的测量点图示，就与之前有了些许不同，增加了DFT-s-OFDM-DMRS Type2的测量点信息。如下图所示：

我们再把上图中整体的计算过程走一遍：①在计算EVM之前，测量波形要先经过RF Correction：采样时间偏移和射频频率偏移的校正。这样在计算EVM之前，将从测量波形中去除载波泄漏。②测量的波形将使用信道估计值进一步均衡，并符合规定的EVM均衡器频谱平坦度要求。③对于DFT-s-OFDM波形，在前端FFT和IDFT之后，EVM结果被定义为平均误差矢量功率与平均参考功率之比的平方根，以%表示。④对于CP-OFDM波形，EVM结果在前端FFT之后被定义为平均误差矢量功率与平均参考功率之比的平方根，以%表示。

时域的基本EVM测量间隔是PRACH的一个前导序列和PUCCH/PUSCH信道的持续时间，如果时域中的PUCCH和PUSCH启用跳频，则为一跳。

在一起来学5G终端射频标准（什么是传输信号质量）中也曾经提到，对于EVM计算和非EVM计算，以及不同的CP长度，取窗的位置和样本数是有所不同的。

简单介绍一下CP：

CP：Cyclic Prefix 循环前缀，插入CP的目的是为了减少ICI（Inter-Channel Interference），由于ICI的存在，OFDM系统中子载波的正交性被破坏，进而影响了接收端的解调。复制有效载荷的末端并作为循环前缀传输，确保了传输信号和信道响应之间有一个 "循环 "卷积。这使得接收器可以应用一个简单的乘法来捕获所有延迟成分的能量。保证了子载波的正交性。

例如下图所示，给出了SCS=15kHz和30kHz时，0.5ms内的symbol数和CP数。可以看出，每个symbol前均有CP，CP的长度是根据SCS有所不同，随着SCS增加，CP的长度在减小；不同symbol的CP长度也不完全相同。

在一个理想的信号中，FFT可以在循环前缀的任何瞬间开始，而不会造成错误。然而，TX滤波器会缩小窗口，即减少样本数。EVM的要求应满足W，-W/2和+W/2。

测量信号由于进行了delay spreading，因此，OFDM符号之间以及数据和CP之间的明显分界线也会被扩散，而且时间也不明显。但参考信号的时间是已知的。参考信号与测量信号之间做相关运算，就会出来一个自相关的脉冲峰。这样测量信号的时间就知道了。

标准中规定：对于所有的传输信号质量中非EVM的计算，z0(ν)中的样本数量减少到14个样本块，包括4096个样本（FFT宽度），从每个OFDM符号中开始，包括解调参考信号。

对于EVM计算，被测输出信号被减少到28个样本块，包括4096个样本（FFT宽度），从包括解调参考信号的每个OFDM符号中的-W/2和+W/2开始。FDD，正常CP长度的一个slot内不同CP长度的中心时间是怎样的呢？这里需要注意，根据上面讲的，CP长度会根据symbol而不同，以下例举了在100MHz信道带宽和SCS=30kHz的情况下的两种CP：
      1. 除0和14（=7⋅2^μ）symbol外的OFDM符号中，其中符号0是每个子帧的第一个符号，在Tf=144（=CP/2）位置；

2. 在OFDM符号0和14（=7⋅2^μ），其中符号0是每个子帧的第一个符号，在长度为352个FFT样本的CP中，在Tf=208（=352-144）位置。

EVM的计算公式如下：其实EVM也仍然是离不开5G最基本的时频资源，仍然是通过统计每个时间和频域上的最小单元去做的计算。

其中，

t：涵盖了在测量周期内所考虑的调制方案的解调符号数，（例如：每个时隙中的符号0、1、3、4、5、6、8、9、10、12、13，则|T|=11)；

g：包括在分配的带宽内，所考虑的调制方案有效的解调符号的数量。(|G|=12*，为分配的RB数)；

：是为EVM评估的信号的样本；

：是由测量设备重建的理想信号；

P0是理想信号的平均功率。

从获得的样本中可以得出2n个EVM值，-W/2中有n个值，+W/2中又有n个值，n值的定义具体可以参考一起来学5G终端射频标准（什么是传输信号质量）中。

接下来对两套n个值分别进行平均运算：

在-W/2和+W/2中分别得到和，然后取两者较大者为最终EVM结果，与测试要求中的限值进行比对：

最后再补充一下PUSCH EVM测量的配置条件：

审核编辑：郭婷