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基于5G宽带通信信号的ACLR测试方法设计与实现

作者:刘永康1,徐兰天2,洪 纯1(1.中电科思仪科技(安徽)有限公司,安徽 蚌埠 233010;2.中国电子科技集团公司第41研究所,安徽 蚌埠 233010)时间:2021-07-26来源:电子产品世界收藏
编者按:根据3GPP协议相关要求,通过仿真设计开发一种ACLR测试方法,满足5G宽带信号的测试要求,并使用信号源、分析仪抓取数据进行测试验证,实验结果满足协议指标要求。


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

0   引言

随着新一代无线通信技术的快速发展,由于其大带宽的特点, 通信信号给信号处理和测试指标分析带来了新的挑战,在对信号进行频域分析时,作为带外发射的重要测试项, 是信号频谱分析的重要测量指标,它反映了主信道信号对邻道造成的干扰情况;为提高 测量精度,本文提出一种低复杂度的基于宽带通信信号的 测试方法。

作者简介:刘永康(1992—),男,安徽亳州,硕士,主要从事4G\物理层算法开发、DSP信号处理设计。

1   ACLR测试流程

ACLR(adjacent channel leakage ratio,邻道泄漏抑制比)是主信道与邻信道之间的功率比值,反映主信道信号对邻道造成的干扰情况[1]。如果ACLR 越大,说明主信道的泄漏功率越小,通信系统的性能就越好;ACLR 越小,主信道泄漏功率越大,通信的性能就越差,其主要测试流程如图1 所示。在取得原始数据后,选取固定长度数据循环做FFT,取均值后按照带宽、数据采样带宽、FFT 长度等参数,计算主信道功率和邻道功率,最后计算两者的功率比值[2],得到相应ACLR 测量结果。

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在对接收到的信号进行频域分析时,需要在FFT 之前加窗,减少频谱泄露,本文采用的是高斯窗,其时域、频域图形如图2 所示。

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图2 高斯窗时频域图形

在实际测试过程中,由于频率响应的存在,会影响到信号的频谱功率测量,实验中根据信号系统环境中无有效信号底噪数据的频谱分析,来缩小频响特性的影响。

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2   仿真开发与验证测试

2.1 5GNR宽带信号验证测试

实验使用MATLAB 进行仿真开发,ACLR 仿真测试流程如图3 所示。在获取原始数据后,在时域加高斯窗,然后将时域信号转换为频域信号,在分别求主信道和邻道功率的同时,根据测试环境抓取的底噪数据进行底噪均衡,减小频响特性造成的误差,计算出相应的ACLR 值。

实验中使用频谱抓取数据进行测试分析,并对比 测试结果进行验证。

实验过程中分别测试验证了5G NR FDD 50 MHz、100 MHz、200 MHz 等带宽信号,50 MHz 带宽信号邻道ACLR 测试结果如图4 所示,100 MHz 带宽信号邻道ACLR 测试结果如图5 所示,200 MHz 带宽信号邻道ACLR 测试结果如图6 所示。

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实验中使用罗德200A 分别发送5G NR FDD50 MHz 带宽、100 MHz 带宽和200 MHz 带宽信号,功率从-6 dBm 递减到-80 dBm。

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图7 FSW200 MHz带宽数据ACLR测试图

分析仪使用罗德FSW,主信道、邻道带宽分别设置为50 MHz、100 MHz 和200 MHz, 采样率分别为307.2 MHz、614.4 MHz、1228.8 MHz, 参考0 dBm,sweep time-10 ms,sweep point-4096。图7 是FSW 分析仪200M 带宽数据ACLR 测试图。在之前确定的高斯窗和噪声系数下,分别对新抓取的50 M、100 M 和200 M 带宽5GNR 信号进行测试;对比结果显示ACLR差值除去个别值大于2 dB 外,其余大部分稳定在1 dB以内。邻道ACLR 差值均在1.5 dB 以内。

2.2 加高斯白噪声数据验证

使用信号源200A 发送5G NR FDD 50 MHz 带宽信号,信号功率-10 dBm,加噪声,噪声功率递减。设置分析仪FSW 主信道、邻道带宽为50 MHz,采样率为307.2 MHz, 参考0 dBm,sweep time-10 ms,sweep point-4096。

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图9 FSW分析仪附加噪声50 MHz带宽数据ACLR测试图

如图8 所示, 噪声功率由-20 dBm 逐渐递减到-55 dBm,噪声带宽覆盖整个测试带宽(150 M),对应载噪比分别为10 dB、15 dB、20 dB …… ,一直递增到45 dB。图9 是FSW 分析仪50 M 带宽数据ACLR 测试图。实验结果显示:ACLR 误差在1.5 dB 范围内,算法适用此场景下ACLR 测试。

2.3 本地测试仪平台验证

实验测试环境使用信号源200A 发送20 MHz 带宽信号,功率从0 dB 逐渐递减。如图10 所示,分析仪使用中电科思仪科技(安徽)有限公司生产研制的5G 多通道综测仪5252D,采用切换本振频点的方法进行大带宽ACLR 测试[4],5252D 使用的ACLR 测试方法已更改为仿真测试算法,实验中使用5252D 抓取信号源信号(采样率122.88 M),并进行ACLR 分析。

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图10 5252D综测仪ACLR测试图

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如图11,FSW 和5252D 主信道功率测试结果误差不超过1 dB;如图12,在ACLR 测试待研究。后续将在图像预处理和字符识别方面进行优化,即将着手的工作如下:

1)研究生产日期标签污损情况下的字符识别。

2)识别结果仅显示于界面,未能联系产品进行操控。

3)进一步提高字符识别的速度和正确率。

参考文献:

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[2] 王德青,吾守尔·斯拉木,许苗苗.场景文字识别技术研究综述[J].计算机工程与应用,2020,56(18):1-15.

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(本文来源于《电子产品世界》杂志2021年7月期)



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