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無線信號的調制與解調是無線通信的核心技術之一，通信制式改變，調制與解調方式也將改變。CDMA IS-95與cdma2000 1x的主要差別之一就是前向鏈路的調制方式不同，前者采用BPSK（Binary Phase Shift Keying，二相相移鍵控）調制方式，后者從RC3開始在業務信道上采用QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，正交相移鍵控）調制方式。 1、QPSK調制簡介 實現QPSK等數字調制的主要部件是I/Q調制器。I/Q調制器將經過編碼的I和Q基帶信息疊加在載波上。經過I/Q調制，信號從直角坐標系轉換到極坐標系。I/Q調制的情況用狀態圖（也稱星座圖）表示。 QPSK意味著恒定包絡載波信號的相位從+45°→+135°、-45°→+45°或-135°→-45°，以90°的增量位移，因此在I/Q狀態圖上有4個離散的相位狀態，如圖1所示。也就是說，QPSK調制在I/Q狀態圖有兩個I和Q值，每個相位可以發送兩個二進制符號。 圖1 QPSK調制的I/Q狀態圖 2、衡量QPSK調制質量的指標 2.1波形質量 CDMA網絡的實際容量不僅與調制方式有關，還與調制質量密切相關。波形質量測量是CDMA系統發信機的基本性能測量項目之一。 波形質量的品質因素用Rho表示。在CDMA IS-95和cdma2000 1x最低標準中，Rho測量條件被定義為僅對一條導頻信道而言。將被測導頻信號與一個理想形態的導頻信號進行比較，實際導頻信號中總會存在一定比例的非相關功率，因此，Rho是信號相關功率與總功率的比值，反映了導頻信道信號實際功率分布與理想功率分布的符合程度。最低標準建議Rho≥0.912。 CDMA網絡的前向鏈路只包含一條導頻信道。導頻信號的作用是使在其覆蓋范圍內的移動用戶獲得基本的同步信息，也就是PN短碼中的相位信息，利用它們進行信道估計和相干解調。因此，導頻信道的Rho無疑是一個十分重要的參數。 2.2誤差矢量幅度 在CDMA IS-95或cdma2000 1x相關標準中都沒有給出EVM（Error Vector Magnitude，誤差矢量幅度）的定義、測量及容限等具體要求。但是，在WCDMA 3GPP TS V6.2.0 Release 6中把EVM作為發射調制測量的一個指標，規定在采用QPSK調制時，發射的合成信號的EVM應≤17.5%，但未注明EVM取均方根值（RMS）還是峰值（PK），在實際測試中，這兩者有較大區別。 事實證明，EVM是衡量調制精度的一個重要參數。QPSK表示信號用90°的相移來區分相位狀態，數字信號通過載波幅度和相位的變化進行傳遞和發射，符號位置應該在星座圖（也稱I/Q狀態圖）上4個特定的位置。理想情況下，QPSK調制的符號位置應該在圖2所示星座圖上4個十字交叉處。 圖2 QPSK調制理想的I/Q狀態圖 但是，實際網絡中的信號的符號位置總會偏離理想位置，它們之間的誤差既包含了相位誤差，又包含了幅度誤差，其合成量為矢量誤差。如圖3所示，EVM是在I/Q狀態圖上符號脈沖躍遷瞬間的I/Q的被測位置與I/Q基準位置之間矢量誤差的均方根值。 圖3 QPSK在I/Q狀態圖上的EVM EVM也可以用dB表示，即EVM=20lg（EVM%÷100%）dB。 在一些無線通信標準中，常用相對星座誤差（Relative Constellation Error）來表示EVM，這樣也許更直觀、更易于理解。 3、QPSK調制的測量問題 如前所述，在CDMA IS-95和cdma2000 1x最低標準中只定義了導頻信道的波形質量。導頻信道的波形質量固然重要，但導頻+尋呼+同步+業務信道總的波形質量更具有實際意義。 測量技術的不斷進步，使多信道波形質量的測量成為現實。不管信道如何配置，只要預置一條導頻信道，就能同時對多條信道或對其中任意一條信道的波形質量進行測量，多條信道的波形質量是各條信道的波形質量的合成，稱為組合波形質量。 圖4所示為單信道和組合信道QPSK調制測試實例。（a）中Rho為0.946 82，大于0.912的最低標準，但EVM分別為23.69% RMS和72.07% PK。（b）是由導頻（1）+尋呼（1）+業務（6）+同步（1）共9條信道組合而成的信道，其中Rho為0.948 84，EVM分別為23.18% RMS和62.09% PK。 圖4 信道QPSK調制測試實例 由此可見，對cdma2000 1x無線鏈路QPSK調制而言，Rho只是反映調制質量的一個側面，僅以Rho來判斷調制是否正常是不全面的。在QPSK調制中，Rho正常的情況下，EVM未必正常；反之，EVM正常，Rho大多正常。 CDMA無線信號是頻域、時域、碼域及調制域的綜合特征函數。QPSK調制性能直接影響碼域參數，QPSK調制的正交性與碼域Walsh碼的正交性密切相關。測試實例可以證實，在Rho合格的情況下，如果EVM存在嚴重誤差，將會使Walsh碼失去正交性，增加碼域噪聲，產生碼域互調。在cdma2000 1x無線鏈路QPSK測試中，如果Rho不與EVM及星座圖相結合，往往不能比較客觀、完整地反映總的調制質量。EVM和星座圖，與Rho相比能夠更好地反映鏈路中潛伏的I/Q相位誤差、放大器增益、濾波器工作狀態、幅度誤差等問題，是衡量調制質量的另一個側面。在CDMA現網測量中，普遍存在Rho合格而EVM不合格現象，這是只重視Rho、忽視EVM測試的結果，必須引起足夠的重視。 4、QPSK調制的凈化 無線參數或網絡凈化是提高系統容量，改善通信質量的重要環節。辯證認識CDMA無線網絡的熱點和難點，有的屬于優化的范疇，有的則屬于凈化的范疇。例如QPSK調制異常，如果從網絡優化的角度去發現和解決問題，可能付出較大的代價未必能收到良好的效果，從網絡或參數凈化的角度反而更易于發現和解決問題。參數的凈化有利于網絡凈化，不斷凈化的網絡更易于網絡優化。 QPSK調制是通過I/Q調制器實現的，I/Q調制器真正實現了以線性方式進行正交調制。I/Q調制過程中的任何問題都會直接影響EVM。 I與Q之間的正交關系，意味著它們是同一個信號的兩個獨立分量，相互之間完全獨立。當Q路信號輸入發生變化時，必然改變輸出的組合信號，但不應改變1分量；同樣，當I路輸入變化時，不應影響Q路分量。如果I與Q信號之間的相位差不是90°，將產生相位誤差，形成圖5所示的一個失真的星座圖。 圖5 存在相位誤差時的星座圖 如果I/Q調制鏈路中的本振不穩定，放大器線性差，導致雜散抑制及鄰道抑制性能下降，將產生相位噪聲，星座圖上的符號位置產生漂移，EVM誤差隨之增加，形成圖6所示的一個離散失真星座圖。 圖6 存在嚴重的相位噪聲時的星座圖 從以上幾個典型實例可見，導頻信道的Rho和組合信道的組合Rho能夠反映調制質量的好壞，但不能告知影響調制質量的具體原因。EVM能夠反映問題所在，以便找出影響調制質量的原因。 所謂QPSK調制的凈化，就是依據QPSK調制的原理和規范，通過檢測及時發現問題，在確保Rho合格的同時把EVM控制在最小范圍內，使這兩者引起的調制域干擾、碼域干擾降至最低。 Rho與EVM可以在強場強和強干擾的情況下進行測試。組合Rho與EVM等參數相結合，可以比較全面、透徹地反映引起信號質量下降的具體原因，對于提高cdma2000 1x無線鏈路的調制效率乃至整個網絡的質量具有重要作用。 |
