導(dǎo)  讀

5G移動(dòng)通信參數(shù)的計(jì)量是5G發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過計(jì)量可以修正儀表和設(shè)備偏差，保障量值溯源和統(tǒng)一，能夠?qū)刂?G產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量提供技術(shù)保障，有效避免嚴(yán)重質(zhì)量事故對(duì)于企業(yè)和行業(yè)的重大打擊，可降低建網(wǎng)成本，對(duì)保障和提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量發(fā)揮重要的作用。

數(shù)字調(diào)制信號(hào)是5G信號(hào)傳輸?shù)闹饕d體。數(shù)字調(diào)制解調(diào)誤差參量有：矢量誤差幅度（EVM）、幅度誤差（Magnitude Err）和相位誤差（Phase Err）等。和所有的物理量一樣，這些量值也必須經(jīng)過可信、可溯源的計(jì)量。數(shù)字調(diào)制誤差的計(jì)量工作主要體現(xiàn)在數(shù)字矢量調(diào)制信號(hào)發(fā)生器（VSG）和矢量信號(hào)分析儀（VSA）的計(jì)量校準(zhǔn)，目前來看存在兩大問題：

一、難于溯源。目前校準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的計(jì)量方法是使用矢量信號(hào)分析儀校準(zhǔn)信號(hào)源，使用信號(hào)源作為標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)分析儀，這是一個(gè)閉環(huán)，這個(gè)閉環(huán)和其他的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有聯(lián)系，是“空中樓閣”。難于實(shí)現(xiàn)量值溯源。

二、缺乏對(duì)誤差設(shè)置。在校準(zhǔn)VSA時(shí)，數(shù)字調(diào)制信號(hào)源發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制信號(hào)，不對(duì)信號(hào)進(jìn)行誤差設(shè)置，實(shí)際上是只在誤差“0”點(diǎn)附近進(jìn)行測(cè)試，這是不符合實(shí)用要求的。因?yàn)閂SA的作用就是對(duì)調(diào)制誤差參量進(jìn)行測(cè)量，以5G NR 為例，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定64QAM調(diào)制信號(hào)EVM的限值是低于8%，起碼應(yīng)該在這個(gè)范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行不同的誤差設(shè)置。正如某卡尺的量程是10厘米，而只使長(zhǎng)度1厘米量塊去校準(zhǔn)卡尺，是不夠的。我國(guó)研究人員已經(jīng)在相關(guān)論文中指出了類似問題。

本文作者針對(duì)上述兩個(gè)問題，提出了一種基于連續(xù)波組合法的計(jì)量方法，即使用兩路連續(xù)波信號(hào)組合，等效出具有標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制誤差的MPSK信號(hào)的方法。這種等效MPSK信號(hào)的誤差矢量幅度、幅度誤差、相位誤差僅由兩路連續(xù)波的功率比值決定，是可溯源、可解析計(jì)算、在較大范圍內(nèi)可調(diào)的。實(shí)驗(yàn)證明了該方法的有效性。應(yīng)用該方法，實(shí)現(xiàn)了5G矢量信號(hào)分析儀以及5G移動(dòng)通信綜合測(cè)試儀的計(jì)量校準(zhǔn)。

方法原理及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文所述方法將實(shí)現(xiàn)量值溯源和誤差設(shè)置這兩個(gè)問題的聯(lián)合解決。下面簡(jiǎn)述原理。

如果一個(gè)連續(xù)波的頻率為fd+fb，在頻點(diǎn)fd上對(duì)其進(jìn)行正交解調(diào)，則解調(diào)矢量為：

(1)如果信號(hào)C(t)是兩路連續(xù)波的組合，連續(xù)波頻率分別是fd+fb 是fd+Δfb，且兩路連續(xù)波的功率比值是γ,在頻點(diǎn)fd 上對(duì)C(t) 進(jìn)行正交解調(diào)，則解調(diào)后的矢量是：

依據(jù)相關(guān)定義和矢量模型，可以推導(dǎo)出數(shù)字調(diào)制誤差參量和射頻功率比值γ的解析關(guān)系。

在研究中使用了如下圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置：

圖2~圖4的測(cè)量誤差指測(cè)量值和計(jì)算值之差。擴(kuò)展不確定度是指標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字調(diào)制誤差生成裝置的不確定度，不能認(rèn)為是被測(cè)VSA的最大允許誤差限值，所以測(cè)量誤差超出不確定度范圍，是正常的，不能據(jù)此判定被測(cè)VSA超差。由于本文第2節(jié)提到的兩個(gè)問題，大部分儀表制造商都沒有提供VSA測(cè)量數(shù)字調(diào)制誤差的量程以及在被測(cè)調(diào)制誤差較大時(shí)的最大允許誤差。

實(shí)驗(yàn)表明，連續(xù)波組合方法適用于MPSK (M=2，4，8)。

可以做出本文計(jì)量方法的量值溯源圖，如圖5。調(diào)制誤差參量可溯源到射頻功率或衰減標(biāo)準(zhǔn)。

理論分析和實(shí)驗(yàn)說明：通過連續(xù)波組合的方法，可以構(gòu)造具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字調(diào)制誤差的等效MPSK信號(hào)，這種調(diào)制誤差是可計(jì)算、可溯源、可在較大范圍內(nèi)連續(xù)設(shè)置。這就實(shí)現(xiàn)了量值溯源和誤差設(shè)置這兩個(gè)問題的聯(lián)合解決。該方法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)申請(qǐng)我國(guó)專利和PCT國(guó)際專利，其中我國(guó)專利已經(jīng)得到授權(quán)。

使用該方法和裝置可以對(duì)矢量信號(hào)分析儀、無線通信綜合測(cè)試儀的矢量解調(diào)功能進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)，也可以據(jù)此開發(fā)新型專用儀表。圖6為5G矢量信號(hào)分析儀數(shù)字調(diào)制質(zhì)量參數(shù)分析原理圖，圖7為儀表解調(diào)界面，圖8、9給出了5G矢量信號(hào)分析儀的EVM計(jì)量結(jié)果。