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5G移动通信参数的计量溯源


  来源: 中国泰尔实验室 时间:2020-08-10 作者:周峰 纪锐
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导 读

5G移动通信参数的计量是5G发展的关键环节,通过计量可以修正仪表和设备偏差,保障量值溯源和统一,能够对控制5G产品的生产质量提供技术保障,有效避免严重质量事故对于企业和行业的重大打击,可降低建网成本,对保障和提升网络质量发挥重要的作用。

数字调制信号是5G信号传输的主要载体。数字调制解调误差参量有:矢量误差幅度(EVM)、幅度误差(Magnitude Err)和相位误差(Phase Err)等。和所有的物理量一样,这些量值也必须经过可信、可溯源的计量。数字调制误差的计量工作主要体现在数字矢量调制信号发生器(VSG)和矢量信号分析仪(VSA)的计量校准,目前来看存在两大问题:

一、难于溯源。目前校准规范规定的计量方法是使用矢量信号分析仪校准信号源,使用信号源作为标准器校准分析仪,这是一个闭环,这个闭环和其他的计量标准几乎没有联系,是“空中楼阁”。难于实现量值溯源。

二、缺乏对误差设置。在校准VSA时,数字调制信号源发射标准的调制信号,不对信号进行误差设置,实际上是只在误差“0”点附近进行测试,这是不符合实用要求的。因为VSA的作用就是对调制误差参量进行测量,以5G NR 为例,标准规定64QAM调制信号EVM的限值是低于8%,起码应该在这个范围内对信号进行不同的误差设置。正如某卡尺的量程是10厘米,而只使长度1厘米量块去校准卡尺,是不够的。我国研究人员已经在相关论文中指出了类似问题。

本文作者针对上述两个问题,提出了一种基于连续波组合法的计量方法,即使用两路连续波信号组合,等效出具有标准调制误差的MPSK信号的方法。这种等效MPSK信号的误差矢量幅度、幅度误差、相位误差仅由两路连续波的功率比值决定,是可溯源、可解析计算、在较大范围内可调的。实验证明了该方法的有效性。应用该方法,实现了5G矢量信号分析仪以及5G移动通信综合测试仪的计量校准。

方法原理及实验验证

本文所述方法将实现量值溯源和误差设置这两个问题的联合解决。下面简述原理。

如果一个连续波的频率为fd+fb,在频点fd上对其进行正交解调,则解调矢量为:

(1)如果信号C(t)是两路连续波的组合,连续波频率分别是fd+fb 是fd+Δfb,且两路连续波的功率比值是γ,在频点fd 上对C(t) 进行正交解调,则解调后的矢量是:

依据相关定义和矢量模型,可以推导出数字调制误差参量和射频功率比值γ的解析关系。

在研究中使用了如下图1所示的实验装置:

图2~图4的测量误差指测量值和计算值之差。扩展不确定度是指标准数字调制误差生成装置的不确定度,不能认为是被测VSA的最大允许误差限值,所以测量误差超出不确定度范围,是正常的,不能据此判定被测VSA超差。由于本文第2节提到的两个问题,大部分仪表制造商都没有提供VSA测量数字调制误差的量程以及在被测调制误差较大时的最大允许误差。

关键词:矢量信号分析仪 测试仪 5G 计量溯源    浏览量:8187

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