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EVM Measurement

エラー ベクトル振幅の測定

ライブラリ

Utility Blocks

説明

EVM Measurement ブロックはエラー ベクトル振幅 (EVM) を測定します。EVM は変調器または復調器のパフォーマンスの指標となります。

このブロックには、1 つまたは 2 つの入力信号があります。受信信号と、オプションの基準信号です。ブロックが、入力端子からの基準または基準コンスタレーションからの基準のどちらを使用するかを選択しなければなりません。

ブロックは、平均基準信号強度、平均コンスタレーション電力、またはピーク コンスタレーション電力に従って正規化されます。RMS EVM、最大 EVM、および X 百分位 EVM の場合、出力計算に正規化方式が反映されます。

既定の EVM 出力はパーセント単位の RMS EVM で、最大 EVM または X 百分位 EVM のオプションがあります。最大 EVM はバースト単位の最悪のケースの EVM 値を表します。X 百分位のオプションでは、百分位計算で処理されたシンボル数を返す出力端子を有効にできます。

次の表に、出力タイプ、出力タイプ選択パラメーター、計算単位および対応する測定間隔を示します。

出力	アクティベーション パラメーター	単位	測定間隔
RMS EVM	なし (既定で出力)	割合	Current length | Entire history | Custom | Custom with periodic reset
最大 EVM	Output maximum EVM	割合	Current length | Entire history | Custom | Custom with periodic reset
百分位 EVM	Output X-percentile EVM	割合	Entire history
シンボル数	[Output X-percentile EVM] および [Output the number of symbols processed]	なし	Entire history

データ型

ブロックが受け入れるデータ型は、double、single および固定小数点です。ブロックの出力は常に double です。

パラメーター

Normalize RMS error vector by

ブロックが測定を正規化する方法を選択します。

• Average reference signal power

• Average constellation power

• Peak constellation power

既定値は [Average reference signal power] です。

Average constellation power

平均コンスタレーション電力で EVM 測定を正規化します。このパラメーターは、[Normalize RMS error vector] が [Average constellation power] に設定されている場合にのみ使用できます。

Peak constellation power

ピーク コンスタレーション電力で EVM 測定を正規化します。このパラメーターは、[Normalize RMS error vector] が [Peak constellation power] に設定されている場合にのみ使用できます。

Reference signal

基準信号のソースを [Input port] または [Estimated from reference constellation] として指定します。

Reference constellation

基準コンスタレーション点をベクトルとして指定します。このパラメーターは、[Reference signal] が [Estimated from reference constellation] のときにのみ使用できます。既定の設定は constellation(comm.QPSKModulator) です。

測定間隔

測定間隔は、[Input length]、[Entire history]、[Custom] または [Custom with periodic reset] で指定します。このパラメーターは、RMS 出力および EVM 出力にのみ影響します。

• 現在のサンプルのみを使用して EVM を計算するには、このパラメーターを 'Input length' に設定します。

• すべてのサンプルの EVM を計算するには、このパラメーターを 'Entire history' に設定します。

• 指定した間隔にわたって EVM を計算し、スライディング ウィンドウを使用するには、このパラメーターを 'Custom' に設定します。

• 指定した間隔にわたって EVM を計算し、測定間隔がいっぱいになるたびにオブジェクトをリセットするには、このパラメーターを 'Custom with periodic reset' に設定します。

Custom measurement interval

カスタムの測定間隔をサンプル単位で実数の正の整数として指定します。これは EVM が計算される間隔です。このパラメーターは、[Measurement interval] が [Custom] または [Custom with periodic reset] のときに使用できます。既定値は 100 です。

Averaging dimensions

EVM の測定値を平均する次元を、スカラーまたは要素が正の整数である行ベクトルで指定します。たとえば、行全体を平均するには、このパラメーターを 2 に設定します。既定値は 1 です。

このブロックは、平均化が行われる次元の可変サイズ入力をサポートします。ただし、平均化されない次元の入力サイズは定数でなければなりません。たとえば、入力サイズが [1000 3 2] で [Averaging dimensions] が [1 3] の場合、出力サイズは [1 3 1] になります。2 番目の次元の要素数は 3 に固定されます。

Output maximum EVM

入力ベクトルまたはフレームの最大 EVM を出力します。

Output X-percentile EVM

出力 X 百分位 EVM 測定を有効にします。このオプションを選択した場合は、[X-percentile value (%)] を指定します。

X-percentile value (%)

このパラメーターは、[Output X-percentile EVM] を選択している場合にのみ使用できます。X 番目の百分位は、すべての計算済み EVM 値の X% がその値を下回る EVM 値です。このパラメーターの既定値は、95 番目の百分位数です。つまり、すべての EVM 値の 95% がこの値よりも下になります。

Output the number of symbols processed

ブロックが X 百分位値の計算で使用したシンボル数を出力します。このパラメーターは、[Output X-percentile EVM] を選択している場合にのみ使用できます。

シミュレーション実行方法

シミュレーション モードを選択します。

コード生成

モデルの最初の実行時に、コードをシミュレートして生成します。ブロックの構造が変更されていない場合は、以降のモデルの実行でコードは再生成されません。

シミュレーション モードが [コード生成] の場合、ブロックに対応する System object では最大 9 個の入力を受け入れます。

インタープリター型実行

コードを生成せずにモデルをシミュレートします。このオプションを使用すると起動時間が速くなりますが、その後のシミュレーションのパフォーマンスが低下する可能性があります。

例

RMS EVM と 90 番目の百分位 EVM の測定

AWGN チャネルにおける 8-PSK 信号の RMS EVM と 90 番目の百分位 EVM を測定します。

コマンド ラインで doc_evm_example と入力してモデルを開きます。

モデルを実行します。Display ブロックには EVM の推定に使用されるシンボル数が示されます。Time Scope には RMS EVM 値と 90 番目の百分位 EVM 値が示されます。

シンボルの 90% の EVM 値が 28% 未満で、平均 EVM が約 17% であることを確認します。

このモデルで AWGN Channel ブロックの S/N 比を変えてみます。EVM 値に対する影響を調べます。

アルゴリズム

EVM ブロックおよび EVM オブジェクトのいずれにも 3 種類の正規化方式が用意されています。測定値の正規化を基準信号の平均電力、平均コンスタレーション電力、またはピーク コンスタレーション電力に従って行うことができます。さまざまな業界標準が、これらの正規化方式のいずれかに準拠しています。

ブロックまたはオブジェクトは、それぞれの正規化方式に応じて各様に RMS EVM を計算します。

EVM 正規化方式	アルゴリズム
基準信号	$$EV{M}_{RMS}=\sqrt{\frac{\frac{1}{N}{\displaystyle \sum _{k=1}^N(e_k)}}{\frac{1}{N}{\displaystyle \sum _{k=1}^N(I_k^2+Q_k^2)}}}*100$$
平均電力	$${\text{EVM}}_{\text{RMS}}(\text{\%})=100\sqrt{\frac{\frac{1}{N}{\displaystyle \sum _{k=1}^N(e_k)}}{P_{\text{avg}}}}$$
ピーク電力	$${\text{EVM}}_{\text{RMS}}(\text{\%})=100\sqrt{\frac{\frac{1}{N}{\displaystyle \sum _{k=1}^N(e_k)}}{P_{\text{max}}}}$$

ここで、次のようになります。

• e_k = $$e_k={(I_k-{\tilde{I}}_k)}^2+{(Q_k-{\tilde{Q}}_k)}^2$$

• I_k = バーストにおける k 番目のシンボルの同相での計測

• Q_k = バーストにおける k 番目のシンボルの直交位相での計測

• N = 入力ベクトル長

• P_avg = [Average constellation power] の値

• P_max = [Peak constellation power] の値

• I_k および Q_k は理想 (基準) 値。$${\tilde{I}}_k$$ および $${\tilde{Q}}_k$$ は測定された (受信した) シンボル。

最大 EVM は、フレームまたは $${\text{EVM}}_{\text{max}}=\underset{k\in [1,\mathrm{...},N]}{\text{max}}\left\{{\text{EVM}}_k\right\}\text{,}$$ の最大 EVM 値です。ここで、k は長さ N のバーストにおける k 番目のシンボルです。

EVM_k の定義は、測定値の計算に選択された正規化方式に応じて異なります。ブロックまたはオブジェクトは次のアルゴリズムをサポートします。

EVM 正規化	アルゴリズム
基準信号	$$EV{M}_k=\sqrt{\frac{e_k}{\frac{1}{N}{\displaystyle \sum _{k=1}^N(I_k^2+Q_k^2)}}}*\text{}100$$
平均電力	$${\text{EVM}}_k=100\sqrt{\frac{e_k}{P_{\text{avg}}}}$$
ピーク電力	$${\text{EVM}}_k=100\sqrt{\frac{e_k}{P_{\text{max}}}}$$

ブロックまたはオブジェクトは、すべての受信 EVM_k 値のヒストグラムを作成して、X 百分位 EVM を計算します。出力で EVM 値が得られます。EVM 値の X% がこの値を下回ります。

参照

[1] IEEE Standard 802.16-2004. “Part 16: Air interface for fixed broadband wireless access systems." October 2004. URL: http://ieee802.org/16/published.html.

[2] 3 GPP TS 45.005 V8.1.0 (2008-05). “Radio Access Network: Radio transmission and reception”.

[3] IEEE Standard 802.11a-1999. “Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band.” 1999.

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

参考

ブロック

• MER Measurement

System object

• comm.EVM

トピック

• Simulink による EVM と MER の測定
• エラー ベクトル振幅 (EVM)

R2009b で導入