在5G通信測試中，信號發(fā)生器需生成多種調(diào)制信號以覆蓋不同場景下的性能驗證需求，包括物理層特性測試、協(xié)議一致性驗證、終端設(shè)備兼容性測試等。以下是5G測試中信號發(fā)生器需支持的關(guān)鍵調(diào)制信號類型及其應(yīng)用場景：

一、基礎(chǔ)調(diào)制信號類型

1. 單載波調(diào)制信號

• 應(yīng)用場景：
  • 驗證射頻前端（如功率放大器PA、低噪聲放大器LNA）的線性度、效率及鄰道泄漏比（ACLR）。
  • 測試基站或終端的接收機靈敏度、動態(tài)范圍及抗干擾能力。
• 典型調(diào)制方式：
  • QPSK（四相相移鍵控）：用于控制信道（如PDCCH）或低速率數(shù)據(jù)傳輸，驗證系統(tǒng)在低信噪比（SNR）下的可靠性。
  • 16-QAM/64-QAM：用于中高速數(shù)據(jù)傳輸（如eMBB場景），測試高階調(diào)制下的誤碼率（BER）和頻譜效率。
  • 256-QAM：5G NR新增的高階調(diào)制方式，用于驗證終端在良好信道條件下的峰值速率（如下行峰值速率可達10Gbps+）。
• 關(guān)鍵參數(shù)：
  • 符號率（如30.72MHz對應(yīng)5G NR子載波間隔15kHz）、滾降系數(shù)（如0.22）、峰值平均功率比（PAPR）。

2. 多載波調(diào)制信號（OFDM）

• 應(yīng)用場景：
  • 驗證5G NR物理層（PHY）的OFDM波形生成與解調(diào)性能。
  • 測試多用戶MIMO（MU-MIMO）下的信道估計與均衡能力。
• 典型配置：
  • 子載波間隔（SCS）：支持15kHz、30kHz、60kHz、120kHz、240kHz（FR1頻段）及960kHz、1920kHz（FR2毫米波頻段）。
  • 帶寬：覆蓋5G NR定義的帶寬（如FR1頻段最大100MHz，F(xiàn)R2頻段最大400MHz）。
  • 循環(huán)前綴（CP）：支持正常CP（4.7μs@15kHz SCS）和擴展CP（16.7μs@15kHz SCS），驗證抗多徑干擾能力。
• 關(guān)鍵測試：
  • 頻譜效率測試（如通過EVM測量驗證調(diào)制精度）。
  • 峰值吞吐量測試（如結(jié)合高階調(diào)制和大規(guī)模MIMO）。

二、5G NR特有調(diào)制信號

1. 靈活幀結(jié)構(gòu)信號

• 應(yīng)用場景：
  • 驗證5G NR的靈活幀結(jié)構(gòu)配置（如TDD/FDD切換、上下行時隙比例調(diào)整）。
  • 測試低時延場景（如URLLC）下的時隙聚合和快速調(diào)度。
• 典型配置：
  • 時隙格式：支持全下行（D）、全上行（U）及混合時隙（如DDDSU）。
  • 子幀時長：可配置為0.5ms（15kHz SCS）或更短（如60kHz SCS對應(yīng)0.125ms）。
• 關(guān)鍵測試：
  • 端到端時延測量（如從基站發(fā)送到終端接收的空中接口時延<1ms）。
  • 混合自動重傳請求（HARQ）反饋時延測試。

2. 大規(guī)模MIMO信號

• 應(yīng)用場景：
  • 驗證基站或終端的波束成形（Beamforming）性能。
  • 測試多用戶MIMO（MU-MIMO）下的空間復(fù)用增益。
• 典型配置：
  • 天線端口數(shù)：支持32/64/128/256端口（基站側(cè)）和2/4端口（終端側(cè)）。
  • 預(yù)編碼矩陣：支持基于碼本（Codebook）或非碼本（Non-codebook）的預(yù)編碼。
  • 波束掃描：生成動態(tài)波束信號，驗證波束跟蹤和切換能力。
• 關(guān)鍵測試：
  • 峰值頻譜效率測試（如64T64R配置下可達20bps/Hz）。
  • 用戶間干擾抑制測試（如通過信道狀態(tài)信息CSI反饋優(yōu)化預(yù)編碼）。

3. 毫米波（mmWave）信號

• 應(yīng)用場景：
  • 驗證FR2頻段（24.25-52.6GHz）下的高頻信號生成與解調(diào)性能。
  • 測試毫米波特有的相位噪聲、路徑損耗和大氣吸收效應(yīng)。
• 典型配置：
  • 頻率范圍：支持n257（26.5-29.5GHz）、n258（24.25-27.5GHz）等毫米波頻段。
  • 帶寬：最大400MHz（如8×50MHz載波聚合）。
  • 波束成形：結(jié)合模擬波束成形（Analog Beamforming）和數(shù)字波束成形（Digital Beamforming）。
• 關(guān)鍵測試：
  • 相位噪聲測試（如通過EVM測量驗證載波穩(wěn)定性）。
  • 路徑損耗補償測試（如通過波束賦形抵消高頻衰減）。

三、協(xié)議一致性測試信號

1. 3GPP標準測試信號

• 應(yīng)用場景：
  • 驗證設(shè)備是否符合3GPP 5G NR標準（如TS 38.141系列協(xié)議）。
  • 通過認證測試（如GCF/PTCRB認證）進入市場。
• 典型信號：
  • NR-FR1/FR2物理層測試模型：如TM1.1（單載波QPSK）、TM3.1（多載波64-QAM）。
  • 射頻一致性測試（RCT）信號：包括ACLR、阻塞特性、雜散發(fā)射等測試用例。
  • RRM（無線資源管理）測試信號：用于驗證小區(qū)搜索、切換和重選性能。
• 關(guān)鍵工具：
  • 使用符合3GPP標準的信號生成軟件（如Keysight SystemVue、Rohde & Schwarz WinIQSIM2）。

2. 信道模型仿真信號

• 應(yīng)用場景：
  • 模擬真實信道環(huán)境（如城市宏小區(qū)、室內(nèi)微小區(qū)）下的信號傳輸特性。
  • 測試設(shè)備在不同信道條件下的性能（如NLOS非視距傳播、高速移動場景）。
• 典型模型：
  • TDL（Tapped Delay Line）模型：支持靜態(tài)到高速移動（如500km/h）的信道仿真。
  • CDL（Clustered Delay Line）模型：用于毫米波頻段的3D信道建模（如包含方位角和仰角擴展）。
  • MIMO信道模型：結(jié)合空間相關(guān)性矩陣（如Kronecker模型）生成多天線信道。
• 關(guān)鍵參數(shù)：
  • 多普勒頻移（如500Hz對應(yīng)500km/h移動速度）、時延擴展（如1μs對應(yīng)城市環(huán)境）、角度擴展（如10°對應(yīng)定向波束）。

四、實際應(yīng)用案例

案例1：基站射頻性能測試

• 測試目標：驗證基站PA的ACLR性能。
• 信號配置：
  • 調(diào)制方式：64-QAM。
  • 帶寬：100MHz（FR1頻段）。
  • 輸出功率：+33dBm（峰值功率）。
• 測試結(jié)果：
  • 通過頻譜分析儀測量ACLR，要求≤-45dBc（相鄰信道）和≤-50dBc（次相鄰信道）。
  • 若ACLR超標，需調(diào)整PA偏置電壓或啟用數(shù)字預(yù)失真（DPD）算法。

案例2：終端接收機靈敏度測試

• 測試目標：驗證終端在低SNR下的解調(diào)能力。
• 信號配置：
  • 調(diào)制方式：QPSK。
  • 帶寬：20MHz。
  • 信噪比（SNR）：逐步降低至-10dB。
• 測試結(jié)果：
  • 通過誤碼儀測量BER，要求在SNR=-10dB時BER<1e-5。
  • 若BER超標，需優(yōu)化終端的信道編碼（如LDPC）或均衡算法。

五、信號發(fā)生器選型建議

• 關(guān)鍵指標：
  • 頻率范圍：覆蓋FR1（0.45-6GHz）和FR2（24.25-52.6GHz）。
  • 帶寬支持：最大1GHz（支持毫米波載波聚合）。
  • 調(diào)制精度：EVM<0.5%（64-QAM@100MHz帶寬）。
  • MIMO能力：支持至少8×8 MIMO信號生成。
• 推薦型號：
  • Keysight M9484C VXG：支持4GHz帶寬和256×256 MIMO，適用于毫米波測試。
  • Rohde & Schwarz SMW200A：支持1.2GHz帶寬和8×8 MIMO，適用于FR1頻段測試。
  • Anritsu MG3710E：支持6GHz帶寬和4×4 MIMO，性價比高，適用于預(yù)研階段測試。