當(dāng)今的5G研究人員所面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)就是，其研究的波形、頻率和帶寬無論是數(shù)量還是種類都太多了。這包括6GHz以下的波形，以及可能涉及高帶寬的微波和毫米波波形。為了應(yīng)對(duì)如此之多的可能場(chǎng)景，一個(gè)靈活的測(cè)試環(huán)境對(duì)于這一階段的5G信號(hào)生成與分析研究至關(guān)重要。導(dǎo)航、航空、航天、廣播電視、寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域。

5G 波形生成與分析測(cè)試挑戰(zhàn)

靈活性對(duì)于5G研究是必不可少的。它支持在對(duì)早期概念和5G候選波形進(jìn)行評(píng)測(cè)的過程中，使用處于多個(gè)不同頻段和調(diào)制帶寬的調(diào)制方案執(zhí)行“假設(shè)”分析。選擇錯(cuò)誤路徑時(shí)可能蘊(yùn)藏巨大風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)靈活性的需求，尤其是在信號(hào)創(chuàng)建和信號(hào)分析工具方面。隨著眾多候選波形在5G的演進(jìn)過程中不斷涌現(xiàn)，這些工具必須能夠快速做出調(diào)整和改變。

當(dāng)開發(fā)人員執(zhí)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一個(gè)高度靈活的測(cè)試臺(tái)將幫助他們通過原型算法和硬件來評(píng)測(cè)提議的波形。它還能夠快速輕松地在仿真的假設(shè)場(chǎng)景與原型算法和硬件的真實(shí)測(cè)試之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

更具體地說，5G研究和早期測(cè)試在三個(gè)主要領(lǐng)域需要靈活性：

–高保真地生成和分析Pre-5G和多種制式波形

–支持從100MHz到5GHz以上的更大調(diào)制帶寬

–支持從射頻到厘米波再到毫米波的更大頻段

5G波形生成與分析（28-39GHz）

為幫助解決這些測(cè)試挑戰(zhàn)，5G波形生成和分析參考解決方案結(jié)合了中電科儀器儀表公司的硬件、軟件和專業(yè)測(cè)量技術(shù)，為構(gòu)建靈活的5G波形生成和分析測(cè)試平臺(tái)提供了基本組件。該參考解決方案使工程師和研究人員能夠以高達(dá)2GHz的調(diào)制帶寬生成和分析射頻、厘米波和毫米波頻率的5G候選波形，重點(diǎn)針對(duì)28GHz和37-39GHz的Pre-5G研發(fā)。通過將5G候選和定制化波形信號(hào)創(chuàng)建軟件與兩個(gè)硬件（一臺(tái)精密的帶AWG和一臺(tái)具有寬I/Q輸入的矢量信號(hào)發(fā)生器）結(jié)合使用，能夠在高達(dá)44GHz（利用上變頻器能達(dá)到更高）的頻率上生成調(diào)制帶寬高達(dá)2GHz的寬帶測(cè)試信號(hào)。為進(jìn)行信號(hào)解調(diào)和分析，軟件可在仿真軟件內(nèi)部使用，或在信號(hào)分析儀、示波器或PC上使用，以控制各種儀器或數(shù)字化儀。中電科儀器儀表公司研制的1465L微波矢量信號(hào)發(fā)生器的產(chǎn)品實(shí)物圖如圖1所示。

圖1 1465L微波矢量信號(hào)發(fā)生器實(shí)物圖

信號(hào)生成配置

對(duì)于28和39GHz頻段的Pre-5G和5G新無線信號(hào)，新型1465L微波信號(hào)源直接在高達(dá)1GHz的帶寬內(nèi)提供1%EVM，無需使用外部探頭或元器件。帶寬超過1GHz，則需要使用外置任意波形發(fā)生器。1465L的寬帶外部IQ輸入選件最高可以增加到2GHz帶寬。要想生成高于44GHz的信號(hào)，需要使用中電科儀器儀表公司提供的上變頻器（50-110GHz）。微波模擬信號(hào)發(fā)生器為毫米波上變頻器提供本振。中電科儀器儀表公司正在致力于研發(fā)生成信號(hào)的軟件。首先，適用于Pre-5G和適用于定制化調(diào)制的軟件是非常靈活的、可以直接生成信號(hào)的工具。它們擁有參數(shù)化的圖形用戶界面（GUI），能夠非常方便地創(chuàng)建Pre-5G波形，或定制化FBMC、I/Q和OFDM波形。定制化的OFDM和I/QVSA設(shè)置文件可以保存，以便使用各種中電科儀器儀表公司的信號(hào)分析儀和示波器進(jìn)行EVM測(cè)試。另外，信號(hào)優(yōu)化器軟件整合了部分信號(hào)生成和分析功能，并為被測(cè)器件的輸入和輸出面添加了校準(zhǔn)。當(dāng)與梳狀信號(hào)校準(zhǔn)儀結(jié)合使用時(shí)，可以消除使用外部線纜和夾具時(shí)導(dǎo)致的EVM性能下降，使被測(cè)器件真正輸入面的EVM事件達(dá)到盡量高的質(zhì)量。這對(duì)于低反射和非線性器件尤為關(guān)鍵，因?yàn)檫@些器件對(duì)于同相和正交平坦度與頻率、頻率相關(guān)損耗等不理想的系統(tǒng)狀態(tài)尤為敏感。這個(gè)信號(hào)優(yōu)化器軟件與其他軟件均可良好地配合。

信號(hào)分析配置

對(duì)于矢量信號(hào)分析，可以使用中電科儀器儀表公司的4051直接解調(diào)高達(dá)1GHz的帶寬。對(duì)于帶寬達(dá)5GHz的回傳和更高的毫米波頻段，需要使用示波器的精密下變頻器，由該示波器對(duì)中頻進(jìn)行采樣。要想獲得更高的帶寬，也可以直接使用超寬帶寬示波器在毫米波頻率（無需使用下變頻器）對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣。這些測(cè)試信號(hào)可以使用信號(hào)分析儀與信號(hào)優(yōu)化器軟件一起使用來進(jìn)行分析。另外，定制化I/Q專用軟件也能使用。