5G 候选波形

如何通过罗德与施瓦茨测试与测量解决方案生成和分析 5G 候选波形。

正交频分复用 (OFDM) 是 LTE/LTE Advanced网络中使用的接入机制。通过两个单独的波形接入网络:下行链路中的 OFDM 接入 (OFDMA),以及上行链路中的单载波频分多址接入 (SC-FDMA)。这两个波形受益于 OFDM 多载波传输技术,但也受到该技术弊端的不利影响,比如对频偏以及钟差高度敏感、高峰均比 (PAPR) 以及降低的频谱灵活性。

对频偏以及钟差的敏感性使得必须定期将同步信号和参考信号并入整体信号,并且需要在通信(数据交换)发生之前同步设备以及网络。LTE 的有限频谱灵活性取决于连续 OFDM 符号之间的转换。在信号生成的过程中,两个 OFDM 符号之间的不连续性(相变)使频域出现频谱峰值,导致很高的频带外发射,因此,通常要界定防护频带以防止相邻通道之间的干扰。基于 OFDM 的信号(比如 LTE)也使用长符号加循环前缀,以避免因无线电信道的预期延迟扩展而导致的符号间干扰 (ISI)。

20 MHz LTE 下行链路的功率谱以 OFDM 信号生成过程中产生的频谱峰值表示

基于 OFDM 的波形的局限性被认为是未来 5G 波形的研究课题。一方面是需要显著缩短时延,以便部署新的服务及应用,比如自主驾驶要求超低时延以及具有高度弹性的通信链路。另一个方法是将循环前缀作为可选项,并使用更短的符号。上述方法将产生多个候选波形,比如

  • 广义频分复用 (GFDM)
  • 滤波器组多载波 (FBMC)
  • 通用过滤多载波 (UFMC)
  • 过滤正交频分复用 (f-OFDM)

这些候选波形的性能已经被列入分析和评估。与此同时,新型多址接入机制也已列入研究范围,包括稀疏编码多路访问 (SCMA)、非正交多路访问 (NOMA) 以及资源传播多路访问 (RSMA)。

但目前尚未确定这些候选波形或多址接入机制会应用到未来的 5G 系统中,需由标准化委员会向国际电信联盟 (ITU) 内的 IMT-2020 组提交提案。IMT-2020 组将决定是否采纳提案,将所述项作为可以使用世界无线电通信大会 (WRC) 上 ITU 所认可频段的 5G 移动通信系统技术。预计这将于 2019 年 11 月之前实现。

用于 5G 波形信号生成的测试解决方案

针对 R&S®SMW200A 矢量信号发生器的 R&S®SMW-K114 5G 候选波形选项。

罗德与施瓦茨的 R&S®SMW200A 矢量信号发生器可用于生成 5G 候选波形,比如 GFDM、FBMC、UFMC 以及 f-OFDM。灵活的图形化用户界面 (GUI) 便于简单轻松地更改波形参数、选择不同的脉冲整形滤波器、滤波器长度以及阻带衰减,并且带有窗口功能。不同的调制方案适用。PN 序列可用于执行硬件在环试验(即分量测试,比如滤波器、功率放大器)并验证 5G 毫米波参考设计。

用于 5G 波形信号分析的测试解决方案

使用 R&S®FS-K196 选件测量 UFMC 解调信号的功率谱以及星座图。

OFDM 分析软件是 R&S®FS-K196 5G 空中接口备选,具有分析 GFDM 或基于 UFMC 的波形的必要功能。该软件提供针对每个子载波及符号的误差矢量幅度 (EVM) 测量、星座图、群时延测量等。R&S®FS-K196 适用于测量新定义的 5G 波形的信号质量以进一步研究其性能。

适用于 5G 候选波形的产品

  • R&S®SMW200A 矢量信号发生器
    • 5G 候选波形(GFDM、UFMC、FBMC、f-OFDM)的完全参数化
    • 2 GHz信号带宽及外部宽带 ARB 发生器(使用内置 2 GHz I/Q 调制器)
    • 160 MHz瞬时带宽,波动频率最高为 528 Mhz,使用 R&S®AFQ100B I/Q 发生器(通过模拟 I/Q 输入)
  • R&S®FSW 信号与频谱分析仪
    • 独立仪器,其频谱范围介于 2 Hz85 GHz (R&S®FSW85)
    • 500 Mhz内置信号分析带宽
    • 2 GHz信号分析功能,结合 R&S®RTO1044 示波器
  • R&S®FS-K196 5G 候选空中接口
    • 以分析 GFDM、UFMC 以及 f-OFDM

详细了解 5G

5G 测试与测量解决方案

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