5G 波形生成与分析测试台参考解决方案
手册
5G 波形生成与分析测试台参考解决方案
引言
5G 波形生成与分析研究所需的灵活性当今的 5G 研究人员面临着一个最重大的挑战，这就是需要研究的波形、频率和带宽无论是数量还是种类都太多了。除了 6 GHz 以下的波形之外，还要研究可能涉及到宽带宽的微波和毫米波波形。在这个研究 5G 信号生成与分析的阶段中，为了应对如此多的可能场景，灵活的测试环境至关重要。
5G 波形生成与分析所面临的测试挑战
灵活性对于 5G 研究是必不可少的。它支持研究人员在对 5G 早期概念和候选波形进行评测时，使用各种具有不同频率和调制带宽的调制方案执行“假设性”分析。如果选择的路径不正确，可能会蕴藏巨大风险，这进一步增加了对灵活性的需求，尤其是在信号创建和信号分析工具方面。随着在 5G 的演进过程中不断涌现出新的候选波形，这些工具必须能够快速调转研究方向。当开发人员开展实验时，一个高度灵活的测试台将帮助他们通过原型算法和硬件来评测提议的波形。它还能够快速轻松地在仿真的假设场景与通过原型算法和硬件实现的真实测试之间来回切换。更具体地说，5G 研究和早期测试在三个主要领域需要灵活性：
- 高保真地生成和分析 3GPP 5G NR 和多制式波形
- 支持从 100 MHz 到 5 GHz 以上的广泛调制带宽
- 支持从射频到厘米波再到毫米波的广阔频段
5G 3GPP NR 波形生成与分析（28 - 39 GHz）
为帮助解决这些测试挑战，5G 波形生成与分析参考解决方案结合了是德科技的硬件、软件和专业测量技术，为构建灵活的 5G 波形生成与分析测试平台提供了基石。该参考解决方案使工程师和研究人员能够以高达 2 GHz 的调制带宽生成和分析射频、厘米波和毫米波频率的各种 3GPP5G NR 波形，重点是 28 GHz 和 37 - 39 GHz 的 5G 3GPP NR 活动。M9384B VXG 微波矢量信号发生器结合使用 Signal Studio 软件，能够生成各种符合标准的和自定义的 3GPP 5G NR 波形。它配有双通道，能够支持各种用例，包括：生成空间复用的信号；创建低功率电平有用信号和大功率干扰信号；创建相位相干信号，用于使用真实调制信号评测相控阵天线系统中的幅移和相移。为进行信号解调和分析，89600 VSA 软件可在仿真软件内部使用，或在信号分析仪、示波器或负责控制各种仪器或数字化仪的计算机上使用。下面的图 1 显示了软件和硬件组件的一种常见布置，图 2 显示了是德科技为了构建灵活的 5G 信号生成与分析测试台而提供的硬件和软件组合。
参考解决方案配置
信号生成配置
对于 28 和 39 GHz 频段的 pre-5G 和 5G 新空口信号，新型 M9384B VXG 微波矢量信号发生器可以在高达 2 GHz 的带宽内达到 1% EVM，无需使用外部前端或元器件。带宽超过 2 GHz 时，则需要使用外部的任意波形发生器。M8190A AXIe 任意波形发生器采用 14 位分辨率时采样率可达 8 GSa/s，采用 12 位分辨率时可达 12 GSa/s。它拥有 5 GHz 的模拟带宽。要想获得更高的调制带宽，可考虑使用 M8195A（稍后讨论）。要想生成 44 GHz 以上的信号，需要使用是德科技和 Virginia Diodes 公司提供的紧凑型上变频器（50 - 110 GHz）。MXG 微波模拟信号发生器为毫米波上变频器提供本振。这些内容将在以下章节讨论。
用于生成 5G NR 信号的 N7631C Signal Studio pro、用于生成 Pre-5G 信号的 N7630C 和用于定制调制的 N7608C 都是十分灵活的软件工具，它们可以创建各种符合标准的和定制的波形，组成广泛的信号配置来评测 DUT 特征。图形用户界面（GUI）可以显示各种参数，使您能够轻松快速地创建5G NR、pre-5G、定制 OFDM 和定制 IQ 波形。VSA 设置文件可以保存备用，89600 VSA 软件能够在以后快速调用这些配置。Keysight 89600 VSA 软件可进行深度解调和分析。
是德科技信号发生器和信号分析仪在频率、幅度和调制带宽方面均经过校准，可提供计量级测量，确保您看到的是被测器件而不是测试设备的真实性能。不过，随着调制带宽和载波频率逐渐增加，仪器与被测器件之间的测试夹具开始在整个信号带宽上对信号幅度和相位噪声产生严重影响。典型的测试夹具包括适配器、电缆、耦合器、合路器甚至放大器。信号发生器和分析仪通过导入测试夹具的 S 参数，将校准面从仪器有效地转移到被测器件的输入/输出端，从而能够去除这些测试夹具的影响。您可以用网络分析仪来测量 S 参数，也可以向测试夹具器件制造商直接询问 S 参数。
信号分析配置
对于矢量信号分析，UXA（N9040B 50 GHz 或 N9041B 110 GHz）可以使用选件 H1G 直接解调高达 1 GHz 的带宽。对于带宽宽达 5 GHz 的回程和更高的毫米波频段，N9041B 可以用作 S 系列Infiniium 示波器的精密型下变频器，由该示波器对中频进行采样。若是带宽更宽，则可以使用高性能示波器在射频和毫米波频率上直接数字化该信号。例如，Infiniium UXR 系列示波器拥有高达256 GHz 的采样率和 10 位垂直分辨率，使您能够执行类似频谱分析仪一样的高保真度测量。此外，该示波器有四通道型号，适用于执行多通道测量，例如 MIMO 空间复用测量。由于示波器本身就是相位相干的，因此它可以简单快速地测量相控阵天线和芯片等被测器件。
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