第五代移动通讯体系完结超高数据传输方针的中心技能是选用毫米波频段和高达500MHz-4GHz的超宽带信号调制，远远超越现在最新的4G和WLAN技能所运用的频率规模和调制带宽，给现在的5G研讨和产品开发提出了很大的应战，需求研制全新的器材、模块、基带、和射频微波体系，可是现在针对无线通讯技能的规范以及验证和测验办法都是在6GHz以下的RF频段以及160MHz以内的调制带宽，缺少老练有用一起具有一流功用目标的毫米波和超宽带信号发生和信号剖析手法。本文介绍专门为5G先进技能研讨开发而规划的验证测验渠道，基所以德科技SystemVue体系规划仿真软件，M8190A超宽带恣意波发生器，E8267D微博矢量信号发生器，N9040B UXA宽带矢量信号剖析仪或63G实时示波器，可以直接发生和剖析高达4GHz带宽的5G物理层信号，如FBMC等。该体系供给一种突变快速的超宽带硬件线性失真校对办法，使丈量体系完结了现在业界最佳的矢量差错特性。该体系可用于帮忙5G物理层算法开发和验证、毫米波和超宽带器材和模块的规划和调试，5G信道建模和验证，初期的发射机和接纳机测验也验证，也可用过国防和航空航天、电子战、雷达等超宽带信号发生与剖析，具有杰出的灵敏性和可扩展性。
1、导言： 现在5G面对的技能研讨和测验验证的应战
无线通讯的演进现已阅历了4代，最早呈现的是模仿通讯，只能传输语音事务，2G以GSM为主，首要传输语音和低速的数据事务，3G包含WCDMA和TD-S等，开始完结了移动互联网操作，推动了智能手机的遍及，4GLTE完结了高速无线接入和丰厚的多媒体运用，而5G将给无线通讯带来革命性的腾跃，5G的中心方针便是要完结超高速的数据传输，传输速率到达几个G乃至10G比特率，然后彻底解决现在移动通讯的速率瓶颈。为了完结超高速数据传输的方针，5G需求选用全新的无线传输技能，因为频率资源和带宽问题，需求运用更高的频段，例如毫米波，调制带宽会从现在的几十M跨越到 500 M到3GHz，而且还会运用新的物理层技能包含调制编码和多址接入，所以针对5G关键技能的研讨和验证是现在的首要任务。
现在针对5G的研讨和测验验证首要面对3大应战，首要是软件方面怎么简洁方便地发生和剖析5G格局信号，第2是硬件能否完结在毫米波频段， 500 M到3GHz超宽带信号的发射和接纳，第3是需求全面的验证和测验才能，比方体系级验证和软件硬件乃至模块的验证和测验。
2、5G毫米波和超宽带信号验证测验渠道
为了应对5G带来的应战，帮忙客户快速进入5G先进技能研讨开发，是德科技现已构建了一套5G验证测验渠道，基所以德科技SystemVue体系规划软件，M8190A超宽带恣意波形发生器，E8267D微波矢量信号发生器，N9040B UXA超宽带信号剖析仪以及90000系列高带宽示波器，可以直接发生和剖析毫米波频段超越500M带宽的5G物理层信号，如FBMC等，进行体系级和软硬件模块的验证和测验。该渠道供给一种简洁快速的超宽带硬件线性失真校对办法，使测验体系完结了现在业界最佳5G发射信号质量。该渠道可以用于帮忙5G物理层算法开发和验证，毫米波和超宽带器材和模块的规划和调试，5G信道建模和验证，初期的发射机和接纳机测验和验证，运用十分广泛，具有杰出的灵敏性和可扩展性。
2.1 根据SystemVue的5G FBMC参阅库
根据SystemVue的W1906BEL 5G 基带程序库可以为 5G 技能研讨供给可当即运用的参阅信号处理用户专利规划，凭借这个基带程序库，基带物理层规划人员可以大幅节省时刻进步作业效率，体系架构师、算法开发人员和基带硬件规划人员可以充分利用集成仿真环境，运用动态链路级场景研讨、完结和验证通讯物理层信号处理规划，也可以十分方便地从头规划参阅发射机和接纳机，以取得最佳功用，并于其他候选技能规划进行比较。W1906BEL 5G 基带程序库包含源代码、模型、子体系、仿真实例和根底组件，可以供给用于 5G 候选波形技能FBMC的数字信号处理模块，端到端物理层发射和接纳仿真模型，频率和时刻同步，信道估量和批改，生成参阅波形以验证射频电路规划，体系级功用验证和 BER/FER 测验，以及衔接是德科技硬件外表构建什物仿真和测验渠道的才能。
图1所示为FBMC与OFDM在完结上的差异。FBMC首要包含符号映射，子载波映射，OQAM处理，IFFT，滤波器组处理，并串行转化等进程，与OFDM比较首要差异就在于OQAM和滤波器组处理。
处理将QAM信号转化为Offset QAM，首要包含2个过程，首要是将QAM符号从复数转为实部和虚部两个实数，而且采样率变成2倍，然后与序列相乘，m代表Sub-channel，n代表离散时刻变量，OQAM处理是将QAM符号的实部或虚部做1/2符号周期的时刻偏移，关于接连的Sub-channel，假定为m（偶数序号）和m+1（奇数序号），对Sub-channel m，QAM符号的实部做1/2符号周期的时刻偏移，对Sub-channel m+1，QAM符号的虚部做1/2符号周期的时刻偏移。OQAM处理的首要优点是可以下降信号的峰均比PAR。
上式为滤波器组输出S[m]表达式，其间也包含了OQAM处理的部分。
滤波器组的意义是指第1个滤波器为原型滤波器，其它滤波器是经过对原型滤波器进行频移得到的。原型滤波器的特性由混叠系数K决议，混叠系数K可以表述为滤波器的冲激响应时刻与子载波符号周期T的比值，也是子载波符号在时域上混叠的数目，从图2中可以看到，K值越大，滤波器滚降越峻峭，可是混叠子载波旁瓣数量也越大，所以FBMC子载波之间存在搅扰，不是正交的，而OFDM可以看作是K=1的状况
在FBMC的发射机模型中还插入了Preamble和Pilot信号，在接纳机模型中根据Preamble和Pilot供给了时刻和频率同步，信道估量和均衡批改，Pilot相位盯梢批改等功用，这样就可以完结与硬件外表衔接构建实践的发射机和接纳机
2.2验证测验渠道的结构和组成外表介绍
图3所示的5G验证测验渠道是将5G FBMC软件处理与毫米波和超宽带的硬件发射和接纳才能结合在一起，然后为业界供给完好地验证5G体系级功用的才能，一起也可以将正在研制的5G软件或硬件与渠道结合，或代替渠道中的模块，进行验证和测验。
SystemVue和前面介绍的W1906BEL程序库组成了软件处理的部分，硬件渠道分红信号发生（发射机）和信号接纳剖析（接纳机）。
发射机硬件由M8190A宽带恣意波形发生器和E8267D PSG微波矢量信号源构成。M8190A是根据AXIe架构的模块化外表，每个M8190A可以供给两个通道差分信号输出，每个通道具有8GHz采样率14bit量化或12GHz采样率12bit量化，5GHz模仿带宽，采样率可以灵敏调整，并内置数字上变频DUC功用。为了完结毫米波频段信号发生，选用两通道IQ输出形式。M8190A输出的两路IQ差分信号送到E8267D PSG，调制到微波/毫米波的载波频率。E8267D PSG具有从250KHz到最高44GHz的频率规模，不只具有内置的基带信号发生器，一起可以包含宽带IQ信号调制器，标称宽带IQ调制带宽为2GHz，实践测验标明E8267D PSG输出的IQ调制带宽实践超出2GHz，因而M8190A与E8267D PSG的组合是现在业界仅有能彻底满意5G关键技能要求的5G毫米波和超宽带信号发射渠道。
接纳机硬件可以挑选N9040B UXA或90000系列高带宽示波器两种类型外表，N9040B UXA是最新型信号剖析仪，掩盖3Hz到26.5GHz频率规模，IQ解调剖析带宽和实时频谱丈量带宽都到达业界最高的510MHz，具有全带宽内14bit量化，IQ带宽内无失真动态规模超越75dBc，相噪目标也到达了业界最高的-136dBm/Hz（1GHz载波，20KHz偏移），是统筹5G宽带信号接纳丈量和射频微波丈量精度动态规模的最佳挑选，90000系列高带宽示波器可以供给最高达63GHz的接纳和剖析带宽，可以满意更高带宽的需求。
3、5G渠道完结的验证和测验
3.1 毫米波超宽带信号发生和线性失真校对
现在在这个5G毫米波和超宽带验证测验渠道上现已构建了掩盖5G首要带宽要求的发射信号模型，包含根据FBMC调制的500MHz带宽，1GHz带宽，2GHz带宽，3GHz带宽和4GHz带宽信号，子载波调制办法包含QPSK，16QAM和64QAM，载波频率最高可达44GHz，假如运用外混频办法，还可以支撑更高的毫米波频段，例如E Band。图4所示的比如是该验证测验渠道发生的载波频率为20GHz，调制带宽为4GHz，调制办法为16QAM的FBMC信号，运用信号剖析仪丈量OBW占用带宽，丈量得到的信号99%累积功率占用带宽约为3.9GHz。
可是也可以看到图4所示的4GHz调制带宽信号显着存在带内不平整现象，首要是宽带IQ调制器存在的线性失真，会显着影响发射信号的矢量差错。为进步超宽带发射机的调制质量，该渠道选用了一种简洁直接的矢量校对办法，首要发生一个可以掩盖作业带宽的宽带调制信号，调制办法可以挑选QPSK或16QAM，其间16QAM作用较好，然后选用矢量信号剖析仪解调丈量EVM，并经过均衡器核算并提取频率响应曲线的矢量值，然后再对基带信号进行预失真处理。典型的宽带16QAM信号解谐和均衡器核算频率响应的曲线如下图5所示
经过宽带校对终究发生出来的信号如图6所示，可以看到除了子载波数字调制引起的峰均比外，整个带宽内信号散布比较平整。
3.25G收发信机体系级吞吐率验证
验证测验渠道的中心是经过软件和硬件构建了完好5G发射机和接纳机，因而可以完结比较全面的5G验证和测验，既可以做体系级功用验证，算法验证，也可以测验发射机和接纳机目标，还可以验证和调试5G元器材。体系级验证首要是经过误码率BER或吞吐率等目标来反映5G体系在各种参数条件和传达条件下的功用，下面是两种典型调制带宽和调制格局参数体系在AWGN信道条件下的验证成果，其间运用的目标是吞吐率，体系物理层理论的峰值吞吐率核算办法如下：
考虑误码率BER后的实践数据吞吐率核算办法如下：
第1个实例是在20GHz载波频率和500MHz调制带宽验证了体系级吞吐率，信号载波频率为20GHz，调制带宽为500MHz，调制办法为FBMC 64QAM，AWGN信道，信噪比从0-20dB改变，图7所示为体系级吞吐率Throughput与信噪比SNR的联系曲线，可以看到吞吐率Throughput约为1.06Gbps到1.63Gbps。
第2个实例是在20GHz载波频率和4GHz调制带宽验证了体系级吞吐率，信号载波频率为20GHz，调制带宽为4GHz，调制办法为FBMC 16QAM，AWGN信道，信噪比从10-35dB改变，图8所示为体系级吞吐率Throughput与信噪比SNR的联系曲线，可以看到吞吐率Throughput约为7.4Gbps到9.3Gbps。
咱们现现已过5G验证测验渠道完结了根据5G FBMC调制技能，运用毫米波频率，超越500M乃至高达4GHz的超宽带信号的发射和接纳，完结了挨近10G比特率的数据吞吐率。这套5G测验验证渠道可以彻底满意5G毫米波和超宽带技能要求。
是德科技是现在职业仅有供给5G全面解决方案，可以帮忙客户应对5G测验和体系验证的应战。是德科技在软件方面推出了业界第1个5G仿真库，支撑FBMC和Massive MIMO，在硬件方面现已全面支撑毫米波频段， 510 M以上的超宽带的信号发射和接纳，一起供给体系级验证和测验才能，包含误码率，EVM和吞吐率等。
