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            基于5G寬帶通信信號的ACLR測試方法設計與實現

            作者:劉永康1,徐蘭天2,洪 純1(1.中電科思儀科技(安徽)有限公司,安徽 蚌埠 233010;2.中國電子科技集團公司第41研究所,安徽 蚌埠 233010)時間:2021-07-26來源:電子產品世界收藏
            編者按:根據3GPP協議相關要求,通過仿真設計開發一種ACLR測試方法,滿足5G寬帶信號的測試要求,并使用信號源、分析儀抓取數據進行測試驗證,實驗結果滿足協議指標要求。


            本文引用地址:http://www.snowlakeshores.com/article/202107/427132.htm

            0   引言

            隨著新一代無線通信技術的快速發展,由于其大帶寬的特點, 通信信號給信號處理和測試指標分析帶來了新的挑戰,在對信號進行頻域分析時,作為帶外發射的重要測試項, 是信號頻譜分析的重要測量指標,它反映了主信道信號對鄰道造成的干擾情況;為提高 測量精度,本文提出一種低復雜度的基于寬帶通信信號的 測試方法。

            作者簡介:劉永康(1992—),男,安徽亳州,碩士,主要從事4G\物理層算法開發、DSP信號處理設計。

            1   ACLR測試流程

            ACLR(adjacent channel leakage ratio,鄰道泄漏抑制比)是主信道與鄰信道之間的功率比值,反映主信道信號對鄰道造成的干擾情況[1]。如果ACLR 越大,說明主信道的泄漏功率越小,通信系統的性能就越好;ACLR 越小,主信道泄漏功率越大,通信的性能就越差,其主要測試流程如圖1 所示。在取得原始數據后,選取固定長度數據循環做FFT,取均值后按照帶寬、數據采樣帶寬、FFT 長度等參數,計算主信道功率和鄰道功率,最后計算兩者的功率比值[2],得到相應ACLR 測量結果。

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            在對接收到的信號進行頻域分析時,需要在FFT 之前加窗,減少頻譜泄露,本文采用的是高斯窗,其時域、頻域圖形如圖2 所示。

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            圖2 高斯窗時頻域圖形

            在實際測試過程中,由于頻率響應的存在,會影響到信號的頻譜功率測量,實驗中根據信號系統環境中無有效信號底噪數據的頻譜分析,來縮小頻響特性的影響。

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            2   仿真開發與驗證測試

            2.1 5GNR寬帶信號驗證測試

            實驗使用MATLAB 進行仿真開發,ACLR 仿真測試流程如圖3 所示。在獲取原始數據后,在時域加高斯窗,然后將時域信號轉換為頻域信號,在分別求主信道和鄰道功率的同時,根據測試環境抓取的底噪數據進行底噪均衡,減小頻響特性造成的誤差,計算出相應的ACLR 值。

            實驗中使用頻譜抓取數據進行測試分析,并對比 測試結果進行驗證。

            實驗過程中分別測試驗證了5G NR FDD 50 MHz、100 MHz、200 MHz 等帶寬信號,50 MHz 帶寬信號鄰道ACLR 測試結果如圖4 所示,100 MHz 帶寬信號鄰道ACLR 測試結果如圖5 所示,200 MHz 帶寬信號鄰道ACLR 測試結果如圖6 所示。

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            實驗中使用羅德200A 分別發送5G NR FDD50 MHz 帶寬、100 MHz 帶寬和200 MHz 帶寬信號,功率從-6 dBm 遞減到-80 dBm。

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            圖7 FSW200 MHz帶寬數據ACLR測試圖

            分析儀使用羅德FSW,主信道、鄰道帶寬分別設置為50 MHz、100 MHz 和200 MHz, 采樣率分別為307.2 MHz、614.4 MHz、1228.8 MHz, 參考0 dBm,sweep time-10 ms,sweep point-4096。圖7 是FSW 分析儀200M 帶寬數據ACLR 測試圖。在之前確定的高斯窗和噪聲系數下,分別對新抓取的50 M、100 M 和200 M 帶寬5GNR 信號進行測試;對比結果顯示ACLR差值除去個別值大于2 dB 外,其余大部分穩定在1 dB以內。鄰道ACLR 差值均在1.5 dB 以內。

            2.2 加高斯白噪聲數據驗證

            使用信號源200A 發送5G NR FDD 50 MHz 帶寬信號,信號功率-10 dBm,加噪聲,噪聲功率遞減。設置分析儀FSW 主信道、鄰道帶寬為50 MHz,采樣率為307.2 MHz, 參考0 dBm,sweep time-10 ms,sweep point-4096。

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            圖9 FSW分析儀附加噪聲50 MHz帶寬數據ACLR測試圖

            如圖8 所示, 噪聲功率由-20 dBm 逐漸遞減到-55 dBm,噪聲帶寬覆蓋整個測試帶寬(150 M),對應載噪比分別為10 dB、15 dB、20 dB …… ,一直遞增到45 dB。圖9 是FSW 分析儀50 M 帶寬數據ACLR 測試圖。實驗結果顯示:ACLR 誤差在1.5 dB 范圍內,算法適用此場景下ACLR 測試。

            2.3 本地測試儀平臺驗證

            實驗測試環境使用信號源200A 發送20 MHz 帶寬信號,功率從0 dB 逐漸遞減。如圖10 所示,分析儀使用中電科思儀科技(安徽)有限公司生產研制的5G 多通道綜測儀5252D,采用切換本振頻點的方法進行大帶寬ACLR 測試[4],5252D 使用的ACLR 測試方法已更改為仿真測試算法,實驗中使用5252D 抓取信號源信號(采樣率122.88 M),并進行ACLR 分析。

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            圖10 5252D綜測儀ACLR測試圖

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            如圖11,FSW 和5252D 主信道功率測試結果誤差不超過1 dB;如圖12,在ACLR 測試待研究。后續將在圖像預處理和字符識別方面進行優化,即將著手的工作如下:

            1)研究生產日期標簽污損情況下的字符識別。

            2)識別結果僅顯示于界面,未能聯系產品進行操控。

            3)進一步提高字符識別的速度和正確率。

            參考文獻:

            [1] 于穎.追溯無國界——追溯實施中的軟件,自動化與數據標準化[J].中國自動識別技術,2015(4):60-64.

            [2] 王德青,吾守爾·斯拉木,許苗苗.場景文字識別技術研究綜述[J].計算機工程與應用,2020,56(18):1-15.

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            (本文來源于《電子產品世界》雜志2021年7月期)



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