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5G毫米波和超宽带信号的验证和测试

时期:2022-04-25 00:44 点击数:
本文摘要:第五代移动通信系统构建超高数据传输目标的核心技术是使用毫米波频段和超过500MHz-4GHz的超宽带信号调制,相比之下多达目前近期的4G和WLAN技术所用于的频率范围和调制比特率,给目前的5G研究和产品开发明确提出了相当大的挑战,必须研发全新的器件、模块、基带、和射频微波系统,但是目前针对无线通信技术的标准以及检验和测试方法都是在6GHz以下的RF频段以及160MHz以内的调制比特率,缺少成熟期有效地同时不具备一流性能指标的毫米波和超宽带信号产生和信号分析手段。

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第五代移动通信系统构建超高数据传输目标的核心技术是使用毫米波频段和超过500MHz-4GHz的超宽带信号调制,相比之下多达目前近期的4G和WLAN技术所用于的频率范围和调制比特率,给目前的5G研究和产品开发明确提出了相当大的挑战,必须研发全新的器件、模块、基带、和射频微波系统,但是目前针对无线通信技术的标准以及检验和测试方法都是在6GHz以下的RF频段以及160MHz以内的调制比特率,缺少成熟期有效地同时不具备一流性能指标的毫米波和超宽带信号产生和信号分析手段。本文讲解专门为5G先进设备技术研究研发而设计的检验测试平台,基于是德科技SystemVue系统设计建模软件,M8190A超宽带给定波发生器,E8267D微博矢量信号发生器,N9040BUXA宽带矢量信号分析仪或63G动态示波器,可以必要产生和分析高达4GHz比特率的5G物理层信号,如FBMC等。该系统获取一种交错较慢的超宽带硬件线性失真校正方法,使测量系统构建了目前业界最佳的矢量误差特性。

该系统可用作帮助5G物理层算法研发和检验、毫米波和超宽带器件和模块的设计和调试,5G信道建模和检验,初期的发射机和接收机测试也检验,也能用过国防和航空航天、电子战、雷达等超宽带信号产生与分析,不具备较好的灵活性和可扩展性。  1、章节:目前5G面对的技术研究和测试检验的挑战  无线通信的演变早已经历了4代,最先经常出现的是仿真通信,不能传输语音业务,2G以GSM居多,主要传输语音和短距离的数据业务,3G还包括WCDMA和TD-S等,可行性构建了移动互联网操作者,推展了智能手机的普及,4GLTE构建了高速无线终端和非常丰富的多媒体应用于,而5G将给无线通信带给革命性的进步,5G的核心目标就是要构建超高速的数据传输,传输速率超过几个G甚至10G比特率,从而彻底解决现在移动通信的速率瓶颈。

为了构建超高速数据传输的目标,5G必须使用全新的无线传输技术,由于频率资源和比特率问题,必须用于更高的频段,例如毫米波,调制比特率不会从现在的几十M横跨到500M到3GHz,而且还不会用于新的物理层技术还包括调制编码和多址终端,所以针对5G关键技术的研究和检验是目前的主要任务。  目前针对5G的研究和测试检验主要面对3大挑战,首先是软件方面如何简单快捷地产生和分析5G格式信号,第2是硬件能否构建在毫米波频段,500M到3GHz超宽带信号的升空和接管,第3是必须全面的检验和测试能力,比如系统级检验和软件硬件甚至模块的检验和测试。

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  2、5G毫米波和超宽带信号检验测试平台  为了应付5G带给的挑战,协助客户较慢转入5G先进设备技术研究研发,是德科技早已建构了一套5G检验测试平台,基于是德科技SystemVue系统设计软件,M8190A超宽带给定波形发生器,E8267D微波矢量信号发生器,N9040BUXA超宽带信号分析仪以及90000系列高带宽示波器,可以必要产生和分析毫米波频段多达500M比特率的5G物理层信号,如FBMC等,展开系统级和软硬件模块的检验和测试。该平台获取一种简单较慢的超宽带硬件线性失真校正方法,使测试系统构建了目前业界最佳5G升空信号质量。该平台可以用作帮助5G物理层算法研发和检验,毫米波和超宽带器件和模块的设计和调试,5G信道建模和检验,初期的发射机和接收机测试和检验,应用于十分普遍,不具备较好的灵活性和可扩展性。  2.1基于SystemVue的5GFBMC参照库  基于SystemVue的W1906BEL5G基带程序库需要为5G技术研究获取可立刻用于的参照信号处理用户专利设计,利用这个基带程序库,基带物理层设计人员可以大幅度节省时间提高工作效率,系统架构师、算法开发人员和基带硬件设计人员可以充分利用构建建模环境,应用于动态链路级场景研究、构建和检验通信物理层信号处理设计,也可以十分便利地新的设计参照发射机和接收机,以获得最佳性能,并于其他候选技术设计展开较为。

W1906BEL5G基带程序库还包括源代码、模型、子系统、建模实例和基础组件,可以获取用作5G候选波形技术FBMC的数字信号处理模块,末端到末端物理层升空和接管建模模型,频率和时间实时,信道估算和修正,分解参照波形以检验射频电路设计,系统级性能检验和BER/FER测试,以及相连是德科技硬件仪表建构实物建模和测试平台的能力。  图1右图为FBMC与OFDM在构建上的区别。FBMC主要还包括符号同构,子载波同构,OQAM处置,IFFT,滤波器组处置,并串行切换等过程,与OFDM较为主要区别就在于OQAM和滤波器组处置。  处置将QAM信号切换为OffsetQAM,主要包括2个步骤,首先是将QAM符号从复数改以实部和虚部两个实数,并且比特率变为2倍,然后与序列相加,m代表Sub-channel,n代表线性时间变量,OQAM处置是将QAM符号的实部或虚部做到1/2符号周期的时间位移,对于倒数的Sub-channel,假设为m(偶数序号)和m+1(奇数序号),对Sub-channelm,QAM符号的实部做到1/2符号周期的时间位移,对Sub-channelm+1,QAM符号的虚部做到1/2符号周期的时间位移。

OQAM处置的主要益处是可以减少信号的峰皆比PAR。  上式为滤波器组输入S[m]表达式,其中也包括了OQAM处置的部分。  滤波器组的含义是所指第1个滤波器为原型滤波器,其它滤波器是通过对原型滤波器展开频移获得的。原型滤波器的特性由混叠系数K要求,混叠系数K可以阐释为滤波器的冲激响应时间与子载波符号周期T的比值,也是子载波符号在时域上混叠的数目,从图2中可以看见,K值越大,滤波器滚降就越平缓,但是混叠子载波旁瓣数量也越大,所以FBMC子载波之间不存在阻碍,不是向量的,而OFDM可以看做是K=1的情况  在FBMC的发射机模型中还放入了Preamble和Pilot信号,在接收机模型中基于Preamble和Pilot获取了时间和频率实时,信道估算和平衡修正,Pilot振幅追踪修正等功能,这样就可以构建与硬件仪表相连建构实际的发射机和接收机  2.2检验测试平台的结构和构成仪表讲解  图3右图的5G检验测试平台是将5GFBMC软件处置与毫米波和超宽带的硬件升空和接管能力融合在一起,从而为业界获取原始地检验5G系统级性能的能力,同时也可以将正在研发的5G软件或硬件与平台融合,或替代平台中的模块,展开检验和测试。


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