以基站下行发射端测量为例,需要测量Directional EVM, EIRP, TRP, ACLR等指标。系统原理图中包括基本的NR下行(BS)信号源,上变频模块,功放模型,相控阵波束控制模组,Tx OTA暗室模型以及信号测量模块,实际应用中可根据用户设计调整其中的基带、射频及天线模块实现方式。
图 5
本例中,通过在模板中的Tx OTA暗室模块中导入中场、远场等不同情况下的天线方向图,并控制探测点位置的扫描,仿真得到不同波束方位角的测量指标。
图 6
以图6中directional EVM 和SSB Power Phi Cut为例说明仿真情况:
红色为收发天线间距10倍波长处的结果
蓝色为距离50倍波长处的结果
绿色为距离500倍波长 (接近远场) 处的结果
基于中场和基于远场的结果在波束主瓣方向基本一致,而在波束零点位置,由于中场无法忽略位置信息带来的相位影响,因此和远场结果有所区别,这与暗室测量结果一致。同时也可以看到,在信噪比一致的情况下,EVM结果与功率结果互补。
(2)手机终端设备(UE)接收端灵敏度测量
我们再来看一下终端设备的接收端测量模板。协议规定参考灵敏度指标REFSENS为在基站波束与手机波束主瓣方向对准时,接收端可以进行可靠通信 (吞吐量百分比在95%及以上) 所需的最小信号功率。
图 7
图 8
利用上图8模板,可进行REFSENS灵敏度测量
接收端测量的信号源来自基站,因此仍然使用NR DL信号源提供虚拟基站信号并上变频到射频信号,并添加相应射频器件参数;
而此时OTA暗室模型、波束扫描及其他射频前端模块则模拟待测UE探测点及接收模组,其中天线部分仍由天线方向图文件带入OTA模型内实现;
基带接收机部分由SystemVue 5G算法库提供,最后接测量模块求解出BER,Throughput等指标,并通过对功率进行扫描找到Throughput由100%下降到95%时的临界点,以得到接收机前端灵敏度REFSENS。
基于此,也可扩展到覆盖整个球面的灵敏度仿真,以确保UE如手机在任意方向的通话质量,这一指标在标准中通过EIS (Effective Isotropic Sensitivity) 定义:
将球面灵敏度功率EIS进行累计积分得到EIS CCDF曲线,根据不同功率等级,协议定义了在EIS CCDF曲线的不同百分比处对应的EIS,即UE球面覆盖功率指标要求。SystemVue已提供了不同球面分割情况下,该项测量指标的仿真,在此不做更多赘述。