在时域、RF域和数字域中调试5G NR多通道系统

作者：泰克科技时间：2022-05-01 来源：电子产品世界

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本文引用地址：//www.cazqn.com/article/202205/433693.htm

对工程师而言，使用一台仪器就能跨越多域（时域、频域及调制域）查看信号，并同时分析多个不同类型的测量，这在复杂的5G系统测试中非常实用，因为在5G系统中数字信号、模拟信号和RF信号彼此交互。

尽管5G系统开发时已经做了大量的工作，但科学家和工程师仍面临着许多挑战，包括：

● eMBB (增强移动宽带)收发机实现问题，包括高效实现应用的信道编码(LDPC和Polar码)、收发机设计的能效、大尺寸FFT的OFDM和DFT扩展OFDM信号强大的同步方法。

● 考察V2X和遥控通信系统使用的超可靠URLLC (超可靠低时延通信)传输方法，包括高效通信道编码、可靠的接入无线资源以及收发机设计。

● 考虑收发机在毫米波范围通信中实现的具体问题

● massiveMIMO结构和算法

● mMTC (海量机器型通信，如物联网)使用的能效传输、同步和多种接入方法

● mMTC调制和编码

● 感知无线电在5G中的应用

关联模拟信号、数字信号和RF信号的根本原因

5G系统综合依赖数字信号、模拟信号和RF信号。今天，RF功放同步、增益和定时特点测试必须与现代控制接口结合在一起，如采用MIPI的RF前端控制接口 (RFFE)。

能够跨多个域分析信号对查找干扰、毛刺、杂散信号、跌落及其他错误至关重要。

在本文中，我们将展示宽带RF放大器典型的5G系统调试和验证场景。

测试设置

为了展示使用多域示波器分析RF放大器性能的优势，我们使用泰克MSO6B系列示波器作为我们的采集硬件。

图1 MSO6B示波器安装了SignalVu-PC软件

图2 测试设备包括示波器、信号发生器、耦合器、电源和DUT

我们的被测器件是Mini Circuits的GVA-123+，这是一种小型RF放大器，但它演示了用户设备和基站应用典型的测量问题。

我们配置泰克AWG70000B任意波形发生器作为我们的信号源，在3.5 GHz中心频率生成单个5G NR载波，带宽为100 MHz。它是一个上行信号，30 kHz副载波间隔(SCS)，256-QAM，11.5 dB OFDM PAPR。

AWG调节为250 mV ~ 500 mV峰峰值信号，约为–11 ~ –17 dBm合成平均功率。

我们使用耦合器(ZDC-10-0123)，在示波器通道1上捕获输入信号。吉时利源测量单元(SMU)为被测器件供电。

我们还在示波器通道6上增加了一只电流探头，测量放大器吸收的电流。

在MSO6B示波器上，我们运行SignalVu VSA软件，装有5G NR选配插件，我们把它配置成分析示波器通道1捕获的信号。

测量实例

作为实例，我们将看到放大器获得良好的读数，在RF输入上开始触发。

图3 在这个测量中，星座图中显示的EVM与预期相符

然后我们在引入干扰时会突然看到变化，我们捕捉到高失真时点，这是什么引起的呢？

图4 在这个测量中，EVM高于预期

在上面两个截屏中可以看到，星座图中的5G EVM在好和坏之间脉冲波动。我们可以看下功率相对于时间画面，也可以看到功率有时会跌落。

因此，我们看到所有RF域指标都显示出了问题，我们想进一步了解根本原因。

您怀疑这与电源有关，如果使用的是传统VSA，您会不知所措，只能不断地猜测。而MSO6B不同，它可以同时查看模拟信号、数字信号和RF信号，所以我们可以关联到根本原因。

如果我们看一下通道6上测量信号的电流探头和通道5上的RF输出，我们可以看到电流在周期性下跌。

图5 在这个采集中，电源传送48 mA (通道6, 蓝色)，功放的输出(通道5, 橙色)是标称值

图6 在这个采集中，电源传送22 mA (通道6, 蓝色)，功放的输出(通道5, 橙色)已经下跌

所以我们改变视角，在时域中触发电流，而不是在频域中触发RF脉冲。为此，我们将把触发源变成通道6上的电流探头，因为我们知道正确操作发生在47 mA，所以我们把触发点设置在43 mA，在下降时捕捉信号。我们设置成触发电流边沿，而不是脉冲。

图7 触发设置成捕获电流下降，以统一采集低电流情况

现在我们把RF下跌原因与示波器关联起来，在返回SignalVu时，我们现在可以捕捉电流开始下跌的时点。

图8 在触发低电流情况时，我们在星座图中一直看到高EVM

这里，我们看到电流与示波器屏幕上的RF性能的跌落完美相关。这足可以确认，我们已经触发电流下跌，不再会有闪烁的星座图或EVM画面，我们可以更好地看到实际问题。您可以看到，我们的EVM一直很差，因为我们已经触发了故障时点。

现在我们看一下在电流落在规范内时是否触发，看一下RF测量会发生什么情况。为此，我们只需把触发方向变成上升，现在可以捕获电流落在规范内的时点。在示波器应用中，我们的RF能量如预期那样恢复，看一下SignalVu VSA应用，捕获的每个5G信号都满足规范。只需按几下按钮，就可以把触发设置成捕获电流提高，在电流恢复正常时一直采集信号。