測(cè)試基站和移動(dòng)終端發(fā)射機(jī)和接收機(jī)首先仿真符合5G 新空口（NR）標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。為了準(zhǔn)確仿真信號(hào)，測(cè)試設(shè)備必須支持信道編碼和多天線配置，并且必須允許處理各種信號(hào)參數(shù)的多種組合，以支持復(fù)雜的測(cè)試設(shè)置。此外，測(cè)試人員還需要計(jì)量級(jí)參考信號(hào)，以便看到真正的被測(cè)器件特性。穩(wěn)定的測(cè)試系統(tǒng)支持為各種測(cè)試場(chǎng)景（從元器件表征、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和預(yù)兼容性測(cè)試到批量生產(chǎn)測(cè)試）生成測(cè)試信號(hào)。
本文總結(jié)的4個(gè)技巧將會(huì)幫助測(cè)試人員成功快速生成 5G NR 測(cè)試信號(hào)。
一、使用預(yù)配置的設(shè)置加速測(cè)試設(shè)置
3GPP規(guī)定了用戶(hù)設(shè)備（UE）和基站（gNB）的 5G NR 測(cè)試要求。下表列出了 UE 和 gNB 的最低測(cè)試要求和一致性測(cè)試的技術(shù)規(guī)范（TS）。
每個(gè)文件都規(guī)定了發(fā)射機(jī)特性、接收機(jī)特性和性能測(cè)試要求。另外：第1 部分規(guī)定的是傳導(dǎo)測(cè)試；第 2 部分規(guī)定的輻射測(cè)試；第 3 部分則規(guī)定了 NR UE 在頻率范圍 1（FR1，6GHz 以下頻率）和頻率范圍2（FR2，毫米波頻率）之間，或 NR 和 LTE 之間的互通。
圖1 顯示了 FR1 的 5G NR TM1.1。整個(gè)無(wú)線幀的圖形在左下角顯示。x 軸表示基于當(dāng)前參數(shù)集的時(shí)隙，y 軸表示資源塊（RB）值。幀中使用的各種信道類(lèi)型用不同顏色表示： 綠色表示下行鏈路共享信道（DL-SCH），淺綠色表示下行鏈路控制信息（DCI）。在右下角顯示的是詳細(xì)的 RB 映射，包括紅色的解調(diào)參考信號(hào)（DMRS）和綠色的物理下行鏈路共享信道（PDSCH）。預(yù)配置的設(shè)置可幫助您生成符合 3GPP 5G NR 標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)， 以便快速輕松地測(cè)試 gNB、UE 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，如右上方所示。
圖1：用于 5G NR 的 N7631C Signal Studio 軟件中的5G NR TM 配置
圖2 顯示了用于 gNB 接收機(jī)測(cè)試的上行鏈路 FRC。使用預(yù)配置工具之后，測(cè)試工程師接下來(lái)就只需要選擇測(cè)試類(lèi)型，如接收機(jī)靈敏度和信道內(nèi)靈敏度，或者是特定測(cè)試用例的動(dòng)態(tài)范圍，然后選擇具有特定子載波間隔的 FRC、資源塊數(shù)量、調(diào)制編碼方案和編碼率。
圖2：PathWave 5G NR 信號(hào)生成軟件的嵌入式用戶(hù)界面中的 5G NR FRC 配置
二、注意評(píng)估5G NR 波形
復(fù)雜的調(diào)制信號(hào)會(huì)產(chǎn)生更高的峰均功率比（PAPR），這可能導(dǎo)致被測(cè)器件（如放大器和混頻器）的非線性失真更高。測(cè)試工程師需要對(duì)生成的5GNR信號(hào)的功率電平進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。功率互補(bǔ)累積分布函數(shù)（CCDF）曲線能夠表征信號(hào)峰值超過(guò)平均功率電平的概率，并提供峰均功率比（PAPR）等關(guān)鍵信息。CCDF 幫助工程師了解給定信號(hào)在元件中產(chǎn)生非線性的概率，以及可能需要應(yīng)用多少補(bǔ)償才能避免削弱信號(hào)峰值。使用信號(hào)發(fā)生器仿真數(shù)字調(diào)制信號(hào)時(shí)，要保證信號(hào)發(fā)生器不會(huì)使輸出信號(hào)飽和。
圖3：顯示了使用測(cè)試模型（TM）1.1 仿真具有 100 MHz 帶寬的 5G NR FR1 下行鏈路信號(hào)波形。
波形的PAPR 高達(dá) 19.5 dB。如果信號(hào)發(fā)生器的最大輸出功率為 +20 dBm。 則您使用信號(hào)發(fā)生器可以達(dá)到的最大幅度設(shè)置（平均功率）為 +0.5 dBm（20 – 19.5 = 0.5）。這可以防止信號(hào)發(fā)生器的功率放大器飽和。信號(hào)發(fā)生器需要一個(gè)高線性度、失真較小的輸出部分，以便生成 5G 信號(hào)。
三、信號(hào)源信道響應(yīng)的校正
增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）是為 5G 定義的用例之一。它通過(guò)結(jié)合使用現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的極高數(shù)據(jù)吞吐量，包括更寬的信道帶寬、載波聚合、高調(diào)制密度和多天線配置。5G NR 在 FR2 中的最大信道帶寬為 400 MHz，最大聚合信道帶寬（連續(xù)）高達(dá)1.2 GHz。通常情況下，隨著信道帶寬增加，信道平坦度降低。下表列出了新無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的最大信道帶寬和聚合帶寬。
大多數(shù)新型矢量信號(hào)發(fā)生器都支持內(nèi)部校準(zhǔn)程序（也叫工廠校準(zhǔn)），這個(gè)程序會(huì)在整個(gè)射頻頻率和功率電平范圍內(nèi)收集基帶和射頻幅度以及相位誤差的校正數(shù)據(jù)。校正數(shù)據(jù)包括應(yīng)用于基帶波形的校正濾波器參數(shù)。校正處理由數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）實(shí)時(shí)實(shí)施。
圖4 顯示了使用 400 MHz 帶寬并開(kāi)啟內(nèi)部信道校正功能后，測(cè)量 5G NR 信號(hào)所得到的結(jié)果。幅度的頻率響應(yīng)小于 ±0.1 dB，相位為 0.5 度，這表明其性能十分優(yōu)異。
圖4：400 MHz 帶寬下 5G NR 信號(hào)的頻率響應(yīng)
校準(zhǔn)對(duì)于保證測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生準(zhǔn)確結(jié)果至關(guān)重要。儀器與被測(cè)器件（DUT）之間的路徑中存在著電纜、元器件和開(kāi)關(guān)，它們會(huì)產(chǎn)生平坦度誤差，從而降低測(cè)量精度。您必須將測(cè)量精度從信號(hào)發(fā)生器的輸出端口（參考面）擴(kuò)展到被測(cè)器件的測(cè)試端口，如圖 5 所示。信號(hào)發(fā)生器和設(shè)備之間的任何網(wǎng)絡(luò)元件（電纜、連接器或夾具）都會(huì)影響信號(hào)的保真度。
圖5：信道校正必須考慮到網(wǎng)絡(luò)元件的影響
是德科技提供了一種測(cè)量校正模塊向?qū)С绦?，可以引?dǎo)您完成對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)（包括電纜、連接器以及介于信號(hào)發(fā)生器與被測(cè)器件之間的其他無(wú)源元件）的測(cè)量和計(jì)算校正。一旦表征了所需的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就可以將有效參考面移動(dòng)到儀表/分析儀的連接點(diǎn)，從而從輸出信號(hào)中消除外部網(wǎng)絡(luò)的影響。
四、注意檢查帶外性能
數(shù)字調(diào)制使用幅度和相移，因此會(huì)產(chǎn)生一定的失真，這也稱(chēng)為頻譜再生。
圖6 顯示了數(shù)字調(diào)制信號(hào)的頻譜再生（紅色）。頻譜再生在主信道外擴(kuò)散。相鄰信道功率比（ACPR）測(cè)量可以檢查這種類(lèi)型的失真；它測(cè)量主信道功率與進(jìn)入相鄰信道的功率之比。在大多數(shù)蜂窩一致性測(cè)試規(guī)范中，ACPR 測(cè)量都是一項(xiàng)關(guān)鍵的發(fā)射機(jī)特征。要執(zhí)行 ACPR 測(cè)量，測(cè)試工程師需要使用失真極小的信號(hào)發(fā)生器，以生成符合特定標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試波形。
3GPP 5G NR 標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義用于正交頻分復(fù)用（OFDM）信號(hào)的特殊基帶濾波器。在實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員通過(guò)實(shí)施 OFDM 窗口化和基帶濾波，有效地降低了帶內(nèi)和帶外發(fā)射。對(duì)于功率放大器等 5G 射頻元件測(cè)試，Keysight Signal Studio 軟件提供基帶窗口化和濾波選項(xiàng)，允許您修改信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）和 ACPR 特征，如下圖 所示。
使用和未使用基帶濾波器時(shí)的5G NR 信號(hào)頻譜仿真
信號(hào)發(fā)生器需要更高的輸出功率電平，以補(bǔ)償毫米波頻率下過(guò)大的路徑損耗。但是，大功率信號(hào)可能導(dǎo)致信號(hào)失真，降低調(diào)制質(zhì)量（EVM）并產(chǎn)生頻譜再生（ACPR）。這就要求您優(yōu)化信號(hào)發(fā)生器的輸出線性度，最大限度降低高輸出電平時(shí)的相位噪聲，從而為 5G NR 測(cè)試提供最佳的 EVM 和 ACPR 性能。
