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，5G 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，ACLR 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ACLR 测量精度，本文提出一种低复杂度的基于5G宽带通信信号的ACLR 测试方法。

作者简介：刘永康（1992—），男，安徽亳州，硕士，主要从事4G5G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，取均值后按照信号源带宽、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。

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。

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。

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。

实验中使用频谱分析仪抓取信号源数据进行测试分析，并对比分析仪 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。

实验中使用罗德信号源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。

图7 FSW分析仪200 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。

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。