支持5G波形产生与分析的灵活测试平台

尽管全球才刚刚开始布建LTE和LTE-Advanced网络，新一代无线网络的研究已如火如荼地展开。新一代5G可能由密集且高度整合的小蜂窝（small cells）网络组成，并利用数种不同的空中接口，在微波和毫米波频段中传输，以支持高达10 Gbps的峰值数据速率，和不到1 ms的往返延迟。这个组合式网络也许能支持各类的情境，包含简单的机器对机器（M2M）设备，或是沉浸式虚拟现实串流。5G技术预计将带来美好的终端使用者体验，但同时也让5G系统开发工程师面临许多有趣的挑战。

产生与分析5G波形的测试挑战

从技术预测跳跃到实际部署，必须从创造、产生、和分析原型信号开始。目前业界还没有发布5G标准，因此也尚未定义物理层波形。虽然业界对于5G波形仍无共识，但是多载波滤波（FBMC）、通用滤波多载波（UFMC）以及正交分频多任务（OFDM）波形都在候选名单中。其他可能的选项还包括sub-6 GHz频率的波形，以及在微波和毫米波（mmWave）频段的波形，其带宽可能高达2 GHz。目前仍在研究中的各种波形、频率及带宽，为5G信号的产生与分析，带来各式各样新的测试挑战。

克服这些挑战的关键在于，进行5G研究及先期测试时的灵活性。在评估初期概念和新的候选5G波形时，工程师必须具备执行假设（What-If）分析的能力。少了这项能力，将导致选择错误路径、或是直到开发后期才发现问题的风险升高，而开发后期的任何变更，都将耗费更多的代价与时间。因此信号发生与分析工具的灵活性显得特别重要，因为它们让工程师能在出现更强大的5G候选波形时，迅速改变研发方向。工程师也需要能够灵活地使用大范围的调制带宽（从几MHz到数个GHz），以及从RF到微波、甚至是毫米波的频段。

Keysight  5G波形产生与分析测试平台参考解决方案，是克服这些挑战的理想工具。它结合了市售的现成软硬件，来打造一个灵活无比的5G波形产生和分析测试平台。

5G波形产生与分析测试平台参考解决方案

这个测试平台参考解决方案的多元软件和硬件组件，提供了更高的灵活性。在软件部分，这种灵活性确保工程师可产生并分析各种不同形态的5G候选波形及客制波形。而在硬件部分，灵活性和扩充性则使得工程师能够产生并分析从RF到毫米波频段的信号，带宽可高达2 GHz。

图1显示的软硬件组合，可用来建构一个灵活的5G波形产生与分析测试平台参考解决方案。为了产生调制带宽高达2 GHz、频率高达44 GHz的宽带测试信号，这个解决方案使用了精密型任意波形发生器（ARB），以及具有宽带I/Q输入的矢量信号发生器，再搭配信号发生软件。此外，它可通过升频器来产生更高频的信号。

这种软硬件的组合，使得工程师能够轻易产生各种5G候选波形，如客制的FBMC、OFDM，以及单载波波形。此外，系统级设计软件与硬件的整合，方便工程师进一步评估客制或是专属的算法以及假设情境。举例来说，工程师可评估LTE信号是否可与FBMC信号并存。

测试平台参考解决方案也能用来解调制并分析测试信号。在这个案例中，Keysight 89600 VSA软件通常与仿真软件搭配使用，或是在多个不同的硬件选项上执行。这些硬件选项包含了信号分析仪、示波器、或是控制各类仪器和数字转换器的个人计算机。

图1、灵活的5G波形产生与分析测试平台参考解决方案

我们将举两种不同的测试案例，来展示这个测试平台参考解决方案的功能。第一个测试信号是一个频率为28 GHz、带宽接近1 GHz的客制OFDM信号；第二个测试信号则是频率为73 GHz、带宽为2 GHz的单载波信号。

微波案例：客制28 GHz宽带OFDM信号发生与分析

在此案例中，测试平台参考解决方案基本配置结合了精密型AWG，以及具有宽带I/Q输入的矢量信号发生器，以便产生高达44 GHz的宽带微波测试信号。

如图2所示，信号发生软件产生了一个客制的OFDM波形，这个波形在28 GHz频率上具有近乎1 GHz的调制带宽。我们设定了前置码（preamble）、前导（pilot）和数据副载波的资源映像参数，包括其位置和每个资源区块的放大，并且设定前置码、调制，以及前导与数据载荷的I/Q值。

图2、使用信号发生软件产生宽带客制OFDM信号

所产生的波形会被读进AWG中，接着我们可以使用AWG的前端面板软件来播放此波形。AWG的IQ输出被馈送入矢量PSG的宽带IQ输入中，接着PSG将IQ波形调制至一个28 GHz的载波频率上。PSG RF输出测试信号后，您可使用63 GHz高效能示波器和89600 VSA软件进行分析。

图3以6组轨迹图来显示使用Keysight 89600 VSA软件测量测试信号后的结果：

1、左上：星座图
2、中上：EVM和副载波
3、右上：搜寻时间
4、左下：中央频率为28GHz的近1 GHz宽带谱
5、中下：误差总表
6、右下：OFDM均衡器信道频率响应