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5G高频段信号的灵活生成与测试技术探讨

更新时间：2019-12-08 07:45:54 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：5g 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为了研究如何应对第五代移动通讯技术(5G)面临的高频率和高带宽的难题,阐述了5G标准目前仍未确定的现状,并提出了高频信号灵活生成与测试的方案,保证了信号产生和分析的质量,极大简化了二维帧结构的配置.

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5G高频段信号的灵活生成与测试技术探讨  
Andreas ROESSLER1，尤嘉2  
（1.罗德与施瓦茨有限公司，慕尼黑 D-81614；  
2.罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司，上海 201210）  
【摘 要】  
【关键词】  
为了研究如何应对第五代移动通讯技术（5G）面临的高频率和高带宽的难题，阐述了5G标准目前仍未确定  
的现状，并提出了高频信号灵活生成与测试的方案，保证了信号产生和分析的质量，极大简化了二维帧结构  
的配置。  
5G频率规划 宽带调制信号 信号生成与分析  
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2017.11.011  
中图分类号：TN929.532  
文献标志码：A  
文章编号：1006-1010(2017)11-0052-06  
引用格式：Andreas ROESSLER,尤嘉. 5G高频段信号的灵活生成与测试技术探讨[J]. 移动通信, 2017,41(11): 52-57.  
Discussion on Flexible Signal Generation and Analysis for 5G  
Andreas ROESSLER1, YOU Jia2  
(1. Rohde & Schwarz Co., Ltd., Munich D-81614, Germany;  
2. Rohde & Schwarz (China) Technology Co., Ltd., Shanghai 201210, China)  
[Abstract]  
In order to investigate the difficulty of 5G mobile communication technology in high frequency and high bandwidth,  
the uncertain status of 5G standards at present was explained. A flexible solution to high-frequency signal generation  
and analysis was put forward, which not only guarantees the quality of signal generation and analysis, but greatly  
simplifies the configuration of two-dimensional frame structure.  
[Key words]  
5G frequency planning broadband modulation signal signal generation and analysis  
度和残余误差必须比被测件高一个数量级以上，这也  
1 引言  
给测试技术带来极大挑战。本文接下来将在阐述5G标  
增 强 移 动 宽 带 （ e M B B ， E n h a n c e d M o b i l e  
B r o a d b a n d ） 是 5 G 的 重 要 应 用 场 景 之 一 。 LT E -  
Advanced Pro目前理论上可提供高达1.7 Gbit/s的峰值  
数据速率，但5G的目标是20 Gbit/s的峰值数据速率和  
几百Mbit/s的平均用户数据速率，因此必须使用更大  
的频谱带宽。为此，测试仪器也应覆盖相应的频率和  
调制、分析带宽，为了能准确地测试，测试仪表的精  
准目前仍未确定的现状的基础上，提出高频信号灵活  
生成与测试的方案。  
2 5G的频率之争  
目前业界主要讨论的是1 GHz的带宽，最终将考  
虑使用2 GHz的带宽，但目前移动通信“传统频段”  
（450 MHz到6 GHz之间的频率范围）无法分配这么大  
的带宽，因此必须升级到厘米波和毫米波频段。当今  
热门的5G候选频率范是24.25 GHz-86 GHz。  
收稿日期：2017-04-26  
责任编辑：黄耿东  
万方数据  
前的LTE规范与Verizon Wireless的5G规范做了对比。  
除 了 与 其 芯 片 和 系 统 供 应 商 合 作 外 ， Ve r i z o n  
Wireless于2016年2月宣布与韩国无线运营商Korean  
Telecom（KT）和South Korea Telecom（SKT），以  
及日本运营商NTT DoCoMo建立合作伙伴关系。该联  
盟称作5G开放实验联盟（Open Trial Alliance），正如  
其名称所示，该联盟的目标是协调5G实验。  
2.1 逐步清晰的频率规划  
24.25 GHz到86 GHz是一个很宽的频率范围。  
2016年7月，美国联邦通信委员会（FCC）宣布，准备  
为5G开放10.85 GHz的附加频谱。FCC确定了3个需要  
执照的频段：28 GHz、37 GHz和39 GHz。此外，FCC  
确定了64 GHz到71 GHz的无需执照频段用于5G。FCC  
还扩展了当前的60GHz频段，该频段现在由802.11ad标准  
使用。美国本地一线运营商优先重点使用的是28 GHz  
频段，该频段提供从27.5 GHz到28.35 GHz，共计  
850 MHz的带宽。  
同时，3GPP负责物理层定义的RAN1工作组已经  
完成了子载波间隔和缩放因子、5G NR的基本物理层  
参数讨论等。参数需要缩放，因为在较高频率上，相  
位噪声影响加剧，所以需要较大的频率间隔和较宽的  
子载波间隔。为了进一步探索，RAN1使用3种不同  
的相位噪声模型来确定链路级仿真的性能，并分别在  
2.2 业内的提案之争  
F C C 发 布 此 公 告 的 同 时 ， 美 国 运 营 商 Ve r i z o n  
Wireless在众多顶级网络设备、芯片组和终端制造商的  
支持下，公开了自己的一组描述5G信号物理层特征的  
技术规范[2]。该规范在3GPP R12的基础上延伸，并初  
期定在28 GHz频段上使用。由此标准支持的应用是固  
定无线接入（FWA，Fixed Wireless Access），换句话  
讲，此标准支持将基于5G的高速互联网连接到家庭。  
该标准是基于OFDM的多载波信号，使用75 kHz  
子载波间隔，每个分量载波带宽为100 MHz。它可聚  
合最多8个载波，基本运行模式是TDD。与3GPP的  
LTE规范相比，该规范定义了新的同步信号，添加了  
新的物理信道，扩展和修改了现有信道的能力，目标  
是使波束赋形能够用于信号采集、跟踪、细化和恢  
复，从而克服较高频率引起的高路径损耗。该规范正  
在官方标准化组织（3GPP）之外稳步前进。表1将当  
25 GHz、39 GHz和70 GHz分析了这些模型[3]  
。
3GPP RAN1用于其仿真（包括基本参数）的典型频  
率是30 GHz和70 GHz。经过RAN1内的一番争论后，基  
m
本决定是用f0的基频和2 倍的缩放进行子载波缩放。为  
了后向兼容，15 kHz这一LTE中的子载波间隔被选作基  
m
频。指数 可以取值{-2, 0, 1, …, 5}，因此，所考虑的子  
载波间隔是3.75 kHz和15 kHz, 30 kHz, …, 480 kHz。根  
据这个商定意见，3GPP RAN1不支持75 kHz的子载波间  
隔，这与Verizon Wireless的5G规范冲突。  
现在，从子载波间隔角度，实现物理层有2种竞争  
提案。然而，相比Verizon Wireless的规范，对于3GPP  
的RAN1，仍然有许多问题需要解决。例如，需要研究  
每个子载波间隔的不同循环前缀长度，在子载波间隔  
中这些循环前缀基本上可以有不同的长度。  
此外，每个物理资源块（PRB）的子载波数  
表1 LTE物理层参数与Verizon Wireless 5G参数设想比较  
PHY  
LTE  
8-14  
Verizon 5G  
物理层  
版本  
目（在LTE中是12）目前正在调研中，应当  
在2016年11月召开的下次会议上确定。  
由于业内不同阵营的竞争，5G的最终空  
中接口参数还没有最终确定，对早期研发和  
测试提出很大挑战。  
OFDM  
OFDM  
OFDM  
0.2  
下行链路  
上行链路  
DFT-s-OFDM SC-FDMA  
（
）
/ms  
1
子帧长度  
/kHz  
15  
75  
子载波间隔  
/MHz  
30.72  
20  
153.6  
100  
采样速率  
/MHz  
带宽  
NFFT  
符 号 持 续 时 间 ，无  
/ms  
2048  
66.67  
10  
2048  
13.33  
10  
CP/μs  
帧长度  
3
5G信号生成和分析  
10 20  
（
50 100  
（ ）  
每帧的时隙数量  
循环前缀类型  
复用  
）
正常和扩展  
仅正常  
动态  
100  
3.1 5G信号生成和分析的挑战和方案  
为5G提供信号生成和信号分析方案特  
别具有挑战性，需要面对高频率和高带宽的  
FDD/TDD  
RBs  
6 15 25 50 75 100  
、 、 、 、 、  
最大  
/
下行链路 上行链路数据编码  
Turbo  
LDPC  
编码  
编码  
万方数据  

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