本文主要是介紹8PSK的調變訊號，根據ETSI(European Telecommunications Standards Institute)上的規範加以剖析...
本文主要是介紹8PSK的調變訊號，根據ETSI(European Telecommunications Standards Institute)上的規範加以剖析。主要的量測包含錯誤向量的大小(Error Vector Magnitude, EVM)、頻率誤差(Frequency Error)及原點偏移量抑制(Origin Offset Suppression)。
在GSM系統中，對於系統來說，資料數據的傳輸，分為電路交換(Circuit Switch)及封包交換(Packet Switch)，然而對於如何增加資料傳送速率，主要有幾種方式：
這些系統包含高速電路交換數據(High Speed Circuit Switch Data, HSCSD)、通用封包無線服務(General Packet Radio Service, GPRS)、增強資料GSM演進(Enhanced Data GSM Evolution, EDGE)。HSCSD適用於高速檔案傳輸和多媒體視訊的應用。但HSCSD仍是一個交換式的系統，使用系統所指配固定時槽，進行多重時槽發射與接收，所以用戶仍須按通道使用的時間收費。因此，升級至HSCSD的吸引力，沒有GPRS般大。GPRS也使用多重時槽，可依系統動態來指配所傳輸的時槽，並有四種不同的編碼機制可使用，且系統升級的費用較低。
而EDGE因為需要使用新的調變系統，在第三代行動系統W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)建制完備及覆蓋率高之前，EDGE的系統仍有相當大的空間。現今已有一些大廠的雙模手機，如Nokia、Motorola，可進行W- CDMA與GSM/GPRS系統間的切換，並可在兩系統間換手。此外，也有許多手機具備了GSM/GPRS/EDGE的功能。可以預期，這些系統的整合將是未來市場的趨勢。這也顯示EDGE在這其中也扮演相當重要的角色，而許多國內的手機製造商已經進行試產，相信在未來的市場上，具有 GSM/GPRS/EDGE的功能手機也會越來越多，而實際的市場價格，與只有GSM/GPRS功能的手機，並不會有太大的差別。
在實際通訊連結的運用上，行動台與基地台之間標準激波(Normal Burst)並非全然是8PSK調變訊號。當發送控制訊息(Control Information)時，是以GMSK調變訊號來傳送訊息；當傳送資料時，才會以8PSK調變訊號或GMSK調變訊號來傳送資料。而接進激波 (Access Burst)也一定是以GMSK調變訊號來傳送訊息。針對8PSK調變訊號的分析，儀器必須要能分別出8PSK與GMSK。本文主要介紹的是8PSK的調變訊號，根據ETSI上的規範加以剖析。主要的量測包含錯誤向量的大小(Error Vector Magnitude, EVM)、頻率誤差及原點偏移量抑制(Origin Offset Suppression)。
IQ圖示用來表示複數的訊號，字母I代表同相(In-phase)，字母Q代表與I有九十度的相角差(Quadrature)，任何一訊號，在某一瞬間，都可用向量的方式來表示。舉例來說，一個弦波在向量圖形上，用向量的方式來表示，振幅為R，相位角為A，如所示。
假如弦波的振幅或者是相位，會隨時間而改變，則向量會在IQ圖上移動。若為振幅調變(Amplitude Modulation)，則向量的振幅會變動，但相角保持不變；若是頻率調變(Frequency Modulation)，則向量會旋轉，但振幅保持不變。瞬間的頻率對於載波頻率，稱為頻率偏移量。當頻率偏移量為正時，向量會逆時針方向旋轉，當頻率偏移量為負時，向量則會正時針方向旋轉。對於數位調變則稱為FSK(Frequency Shift Keying)，而GSM系統所使用的GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)就是FSK中的一種特例(Continuous Phase FSK, CPFSK)。當符號在變時，每一個位元資料以一個符碼表示。在相同的頻寬下，要增加數據的傳輸速率，讓每一符號能表示更多的資料位元，改變調變機制是必要的。
在EDGE系統中所使用的是8PSK的調變，共有8種狀態，每個狀態符碼表示3個位元，如左邊所示，在相同的符號率位元傳輸速率是原GMSK調變的3倍。當然天下也沒有白吃的午餐，8PSK的調變對於雜訊及干擾等抑制，就沒有GMSK調變來得好，對於接收機在相同的誤碼率(Bit Error Rate)下，8PSK的調變相對於GMSK調變，需要增加9dB以上的增益。
所有的PSK調變，都會有一個現象，就是訊號的軌跡會通過原點(Zero Crossing)，會讓訊號的峰值功率與平均功率比(Peak to Average Ratio)增加，這也意味著系統需要較線性的功率放大器，這對於終端設備將會增加設計上的困難、成本與耗電量，因此設計不經過原點的8PSK調變是有必要的。EDGE所採用是3π/8的8PSK調變，工作原理是在每一個符號IQ軸都以逆時針方向旋轉3π/8的相位，最後所得出來的結果，如右邊所示，訊號的軌跡將不會經過原點，相對地可降低峰值功率與平均功率比。此外另一個好處是，相位的旋轉是不同於GMSK，它可以讓接收機在8PSK與GMSK作盲偵測 (Blind Detect)，自動偵測出是8PSK調變還是GMSK調變。
一個固定的參考相位對於8PSK調變解調是必要的，因為資訊的傳送是以絕對的相位來解析，不像GMSK調變是以相對相位，並不以固定相位解析。固定相位在 8PSK調變是被包含在訓練序列(Training Sequence)，與GSM一樣，EDGE也有八組訓練序列，在一個細胞(Cell)中，訓練序列是固定一組，所以行動台與基地台同步時，就已知是哪一組，而且訓練序列在8PSK調變中，八個符號狀態只用其中兩個，這讓行動台與基地台接收機找到固定的這兩固定點，進而得到固定的參考向量。因此，正確的訓練序列，對接收機與量測儀器是必要的輸入。
調變的精準值是在相同的資料下，去量測實際8PSK調變訊號與理想的8PSK調變訊號的不同。由於GMSK調變是固定振幅的調變，因此需要考量的相位與振幅的資訊可以分開討論，相位部分則是以相位誤差(Phase Error)來量化，振幅部分則由時間框罩(Time Mask)中間有效部分進行功率的量測(規範為±1dB)；然而8PSK調變無法將相位與振幅的資訊分開討論，所以用EVM(Error Vector Magnitude)來分析訊號調變品質的好壞。EVM的計算方式，是以被測試的訊號經過解調後，得出所代表的資料，再根據所設定的調變方式、符號率、基頻濾波器等參數，將理想訊號(Ideal Signal)還原，由所還原的瞬間理想向量(Ideal Vector)所指向量測向量(Measured Vector)的向量，就叫作錯誤向量(Error Vector)，如所示，錯誤向量的振幅，除以理想向量的振幅所得出的比例值就稱為EVM，以百分比表示之。
為了對於所有量測值的統計散佈進行量化，ETSI規範定立95th percentile EVM，定義為量測200個激波(Burst)的有效部分(Useful Part，在EDGE是不含結尾符號–Tail Symbols)。在每個符號會有EVM的值，95th percentile EVM則為所有的EVM值依大小排列在第95%的EVM值。一般來說，EVM可作為所有訊號缺陷(Impairment)的量測結果的描述，然而，還有一些特定的訊號缺陷並不包含在ETSI的EVM量測中：頻率誤差(Frequency Error)、原點偏移抑制(Origin Offset Suppression)，及振幅衰退(Amplitude Droop)。
頻率誤差是所被測試的訊號與所期待的載波頻率的誤差，通常來說，頻率誤差的原因是由參考時脈(Reference Clock)的不精確所造成，而一些在本地振盪器中的低頻雜訊，造成載波的向量軌跡相對於理想訊號提前或落後，假如頻率誤差若包含在EVM中，則EVM的值在整個激波將會增加，藉由從所有的錯誤相量分離出頻率誤差，將有助於訊號的分析。
原點偏移抑制或稱為載波洩漏(Carrier Leakage)是由發射機的不良IQ調變器所造成的，結果使得參考平面平移，對於基頻來說，就是直流的偏移。
振幅衰退通常是由不良的功率放大器所造成的，將會使整個激波中的輸出功率有斜率下降，一個線性的斜率功率下降，將導致EVM的升高，規範是將振幅衰退不包含於EVM量測計算之中，然而規範(Release99)並沒有加入振幅衰退的量測，而是在功率－時間的關係圖，以框罩(Mask)加以限制。但是這些振幅衰退量，卻可能嚴重影響整個調變訊號的品質，這個遺漏已被規範訂立組織所察覺，相信在之後的版本應該會對於振幅衰退加以規範。
這2個參數在ETSI的規範中並不包含，但從IS-136經驗建議這兩個量測是非常有用的，都是以每個符號點來計算相位誤差與振幅誤差(如所示)，相位誤差是定義為理想向量與量測向量之間的夾角，而振幅誤差是定義為理想向量與量測向量的振幅差，再除以理想向量振幅，以百分比來代表之。
IQ不平衡對於調變品質EVM的結果有重大的影響。IQ振幅不平衡將導致相位的校準，從圓形變成橢圓，假如I路徑的振幅大於Q振幅，將會造成如左所示的結果，此為振幅的不平衡。若I或Q的路徑有時間差，則會產生相位的平移，而造成如右所示的結果，這就是IQ相位不平衡。然而在規範上並無相關的測試，對於設計者來說，這些問題卻不能不注意。根據ETSI的規範，IQ不平衡是被含在RMS EVM內的，但是，當IQ相位不平衡與振幅不平衡同時發生時，就很難釐清問題，最方便解決IQ不平衡問題，是用額外估算的方式，將RMS EVM降到最低，將不平衡從RMS EVM移出。
數位調變的分析可藉由向量分析儀來分析，透過訊號處理分析，可以得出許多量測計算值，可以幫助射頻或基頻工程師，針對電路來除錯。工程師需要了解規範上各個量測參數背後所代表的意義，以及規範所沒有涵蓋的量測，是否也是造成整體訊號表現變差的原因。EDGE所使用的調變方式，雖然不是非常複雜，但分析上與之前GMSK調變有相當大的差異，若了解其調變原理在分析上也就不困難了。