今天回歸5G標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí):Transmit signal quality(傳輸信號質(zhì)量)具體是指什么呢?在38.521-1的6.4章節(jié)中,實際上包含了以下幾個測試項:
Carrier Frequency error:頻率誤差 EVM (Error Vector Magnitude):矢量誤差幅度 Carrier leakage:載波泄漏 Unwanted emissions, falling into non allocated resource blocks:帶內(nèi)無用發(fā)射 EVM equalizer spectrum flatness:EVM均衡器頻譜平坦度
01
Transmit signal quality測量的基本原則和測量點
上面提到的所有測試條目,都跟調(diào)制和解調(diào)有關(guān)。他們都可以使用一個共同的算法來返回結(jié)果。那么他們是如何被測量和計算的呢?
測量過程是基于被測TX的實際輸出信號與參考信號的比較,前者由理想的接收機接收,后者由測量設(shè)備產(chǎn)生,代表一個理想的無誤差的接收信號。所以就像我們之前在802.11標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)中也曾提到過的,測量的結(jié)果也好,誤差也好,都測量設(shè)備的屬性。
我們來看一下下面這張圖,左邊虛線框里面是DUT的發(fā)射機處理過程,中間是無線信道,右邊虛線框里面是測試儀表(作為接收機)的處理過程。可以了解到不同的測量項,是分別在哪個信號處理的節(jié)點上(measurement points)進行采樣和測量計算的:
1. 落入非分配的RB(s)的無用發(fā)射(in-band unwanted emission):可能有人誤把它認(rèn)為是雜散測量項的一種,實則不然。它也是對帶內(nèi)調(diào)制解調(diào)性能的考量,是在接收機進行完FFT之后進行計算和得出測量結(jié)果。
2.對于EVM而言,分兩種情況:
1)DFT-s-OFDM調(diào)制:是在IDFT之后; 2)CP-OFDM調(diào)制:是在Tx-Rx鏈均衡器之后進行計算。 這里順便說一下這兩種調(diào)制方式,顯然從上面這張圖也可以看出,DFT-s-OFDM調(diào)制是帶有DFT預(yù)變換的調(diào)制,而CP-OFDM則不需要。那么DFT-s-OFDM調(diào)制通常用于5G NR的上行鏈路,就類似LTE,主要目的是為了降低信號的峰均比,增加終端的待機時長。而CP-OFDM既可用于上行也可用于下行,它可以提供較高的吞吐量,可以應(yīng)用在密集城區(qū)場景,最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)容量。
3. EVM均衡器頻譜平坦度:也是用TX-RX鏈均衡器之后的樣本來計算。
4. 載波頻率誤差和載波泄漏:是在 "RF correction "模塊中計算的,在FFT之前。
02
采樣和信號處理過程
上述傳輸信號質(zhì)量的每一個測試項都有它特定的測試要求和一套測試流程。只是相關(guān)的測試參數(shù)有可能不同。后面有需要的話,我們還會進一步的學(xué)習(xí)。下面將簡要介紹一個通用的處理過程。
假設(shè)被測TX的輸出信號就用z(ν)來表示,由測量設(shè)備采集并儲存起來,以便做進一步處理。采樣率=122.88Mbps。在時域上,至少應(yīng)包括10個上行子幀。把正確的單個上行鏈路slot串連起來,直到達到正確的測量周期。對于TDD而言,由于上行鏈路子幀不連續(xù),應(yīng)從1個以上的連續(xù)幀中提取n個時隙,其中:
n=10, for 15 kHz SCS; n=20, for 30 kHz SCS; n=40, for 60 kHz SCS;
假設(shè)參考信號由i(ν)來表示。參考信號又分為兩種,i1(ν)用于EVMPUCCH的理想?yún)⒖迹琲2(ν)用于估計FFT窗口時間。注意在PUSCH測試時間內(nèi),PUCCH是關(guān)閉的;在PUCCH測量期間PUSCH是關(guān)閉的。
兩種參考信號的構(gòu)建參數(shù)不完全相同,在時域中均以122.88Msps的采樣率表示為一個采樣序列。
參考信號i1(ν)使用以下參數(shù):解調(diào)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、標(biāo)稱載波頻率、每個子載波的標(biāo)稱振幅和相位、標(biāo)稱時間、無載波泄漏。
參考信號i2(ν)使用以下參數(shù):限定的數(shù)據(jù)內(nèi)容:標(biāo)稱參考symbol,(用戶數(shù)據(jù)symbol的所有調(diào)制symbol被設(shè)置為0V),標(biāo)稱載波頻率,每個適用子載波的標(biāo)稱振幅和相位,標(biāo)稱時間,無載波泄漏。
接下來信號處理的過程是這樣的:
第一步:
z(ν)和i(ν)被分成n塊,每塊包括一個slot,n的定義同上。每個slot都單獨處理。采樣時間、載波頻率和z(ν)中的載波泄漏聯(lián)動變化,以使z(ν)和i(ν)之間的差異最小。當(dāng)z(ν)和i(ν)之間的RMS差值為絕對最小時,就達到了最佳擬合(最小差異)。載波頻率的變化和IQ變化就分別是載波頻率誤差和載波泄漏的測量結(jié)果。
從獲得的樣本中,通過對15、30和60kHz SCS的每1、2或4個slot的頻率誤差進行平均,可以得出10個載波頻率。從獲得的樣品中可以得出n個載波頻率和n個載波泄漏。
第二步:
經(jīng)過上面采樣后的z(ν)稱為 z0(ν),但是真正去做FFT運算的,又不需要那么多的samples,所以用于FFT的實際樣本數(shù)將被縮減,縮減后的樣本子集被稱為z'(ν)。既然需要縮減,就涉及到數(shù)據(jù)取窗的問題,對于EVM計算和非EVM計算,以及不同的CP長度,取窗的位置和樣本數(shù)是有所不同的。
對z'(ν)進行14次FFT,一個slot中的每個OFDM symbol進行一次,包括解調(diào)參考符號DMRS。結(jié)果構(gòu)成為一個樣本陣列,在時間軸t上有14個點,在頻率軸f上有4096個點。樣本代表了在分配RB內(nèi)的11個數(shù)據(jù)符號(在每個slot的第0、1、3、4、5、6、8、9、10、12、13個OFDM symbol)和3個解調(diào)參考符號(每個slot的第2、7、11個OFDM symbol),以及in-band的非分配RB中的emission。
第三步:
但只有在分配內(nèi)的RB才會被用于均衡處理,標(biāo)稱解調(diào)參考符號和標(biāo)稱數(shù)據(jù)符號被用來均衡測量的數(shù)據(jù)符號。位置見圖。
對DFT-s-OFDM調(diào)制建議采用如下解調(diào)過程:MS(f,t)和NS(f,t)分別是測量的(Measured data-Symbols and reference-Symbols)和標(biāo)稱的(Nominal data-Symbols and reference Symbols)符號陣列,用最小平方(LS:least square)估計器處理,以得出每個時隙和每個分配的子載波的一個均衡器系數(shù)EC(f),EC(f)被定義為:
*表示復(fù)數(shù)共軛。EC(f)被用來均衡DFT編碼的數(shù)據(jù)符號。測量的DFT編碼數(shù)據(jù)和參考符號通過以下方式進行均衡:Z'(f,t) = MS(f,t).EC(f)。
Z'(f,t),僅限于數(shù)據(jù)符號(不包括解調(diào)參考的三個t=2,7,11),用于計算EVM。EC(f)用于計算EVM均衡器的頻譜平坦度。
Y(f,t)是在FFT之后,in-band的非分配RB的樣本(f為傳輸帶寬內(nèi)的非分配的子載波,t為1個時隙內(nèi)的OFDM symbol)用于計算in-band emission。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:一起來學(xué)5G終端射頻標(biāo)準(zhǔn)(什么是傳輸信號質(zhì)量)
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