Transmit signal quality（傳輸信號(hào)質(zhì)量）具體是指什么呢？

今天回歸5G標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)：Transmit signal quality（傳輸信號(hào)質(zhì)量）具體是指什么呢？在38.521-1的6.4章節(jié)中，實(shí)際上包含了以下幾個(gè)測(cè)試項(xiàng)：

Carrier Frequency error：頻率誤差
EVM (Error Vector Magnitude)：矢量誤差幅度
Carrier leakage：載波泄漏
Unwanted emissions, falling into non allocated resource blocks：帶內(nèi)無用發(fā)射
EVM equalizer spectrum flatness：EVM均衡器頻譜平坦度

01

Transmit signal quality測(cè)量的基本原則和測(cè)量點(diǎn)

上面提到的所有測(cè)試條目，都跟調(diào)制和解調(diào)有關(guān)。他們都可以使用一個(gè)共同的算法來返回結(jié)果。那么他們是如何被測(cè)量和計(jì)算的呢？

測(cè)量過程是基于被測(cè)TX的實(shí)際輸出信號(hào)與參考信號(hào)的比較，前者由理想的接收機(jī)接收，后者由測(cè)量設(shè)備產(chǎn)生，代表一個(gè)理想的無誤差的接收信號(hào)。所以就像我們之前在802.11標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)中也曾提到過的，測(cè)量的結(jié)果也好，誤差也好，都測(cè)量設(shè)備的屬性。

我們來看一下下面這張圖，左邊虛線框里面是DUT的發(fā)射機(jī)處理過程，中間是無線信道，右邊虛線框里面是測(cè)試儀表（作為接收機(jī)）的處理過程?？梢粤私獾讲煌臏y(cè)量項(xiàng)，是分別在哪個(gè)信號(hào)處理的節(jié)點(diǎn)上（measurement points）進(jìn)行采樣和測(cè)量計(jì)算的：

1. 落入非分配的RB（s）的無用發(fā)射（in-band unwanted emission）：可能有人誤把它認(rèn)為是雜散測(cè)量項(xiàng)的一種，實(shí)則不然。它也是對(duì)帶內(nèi)調(diào)制解調(diào)性能的考量，是在接收機(jī)進(jìn)行完FFT之后進(jìn)行計(jì)算和得出測(cè)量結(jié)果。

2.對(duì)于EVM而言，分兩種情況：

1）DFT-s-OFDM調(diào)制：是在IDFT之后； 2）CP-OFDM調(diào)制：是在Tx-Rx鏈均衡器之后進(jìn)行計(jì)算。 這里順便說一下這兩種調(diào)制方式，顯然從上面這張圖也可以看出，DFT-s-OFDM調(diào)制是帶有DFT預(yù)變換的調(diào)制，而CP-OFDM則不需要。那么DFT-s-OFDM調(diào)制通常用于5G NR的上行鏈路，就類似LTE，主要目的是為了降低信號(hào)的峰均比，增加終端的待機(jī)時(shí)長。而CP-OFDM既可用于上行也可用于下行，它可以提供較高的吞吐量，可以應(yīng)用在密集城區(qū)場(chǎng)景，最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)容量。

3. EVM均衡器頻譜平坦度：也是用TX-RX鏈均衡器之后的樣本來計(jì)算。

4. 載波頻率誤差和載波泄漏：是在 "RF correction "模塊中計(jì)算的，在FFT之前。

02

采樣和信號(hào)處理過程

上述傳輸信號(hào)質(zhì)量的每一個(gè)測(cè)試項(xiàng)都有它特定的測(cè)試要求和一套測(cè)試流程。只是相關(guān)的測(cè)試參數(shù)有可能不同。后面有需要的話，我們還會(huì)進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。下面將簡要介紹一個(gè)通用的處理過程。

假設(shè)被測(cè)TX的輸出信號(hào)就用z(ν)來表示，由測(cè)量設(shè)備采集并儲(chǔ)存起來，以便做進(jìn)一步處理。采樣率=122.88Mbps。在時(shí)域上，至少應(yīng)包括10個(gè)上行子幀。把正確的單個(gè)上行鏈路slot串連起來，直到達(dá)到正確的測(cè)量周期。對(duì)于TDD而言，由于上行鏈路子幀不連續(xù)，應(yīng)從1個(gè)以上的連續(xù)幀中提取n個(gè)時(shí)隙，其中：

n=10， for 15 kHz SCS；
n=20， for 30 kHz SCS；
n=40， for 60 kHz SCS；

假設(shè)參考信號(hào)由i(ν)來表示。參考信號(hào)又分為兩種，i1(ν)用于EVMPUCCH的理想?yún)⒖?，i2(ν)用于估計(jì)FFT窗口時(shí)間。注意在PUSCH測(cè)試時(shí)間內(nèi)，PUCCH是關(guān)閉的；在PUCCH測(cè)量期間PUSCH是關(guān)閉的。

兩種參考信號(hào)的構(gòu)建參數(shù)不完全相同，在時(shí)域中均以122.88Msps的采樣率表示為一個(gè)采樣序列。

參考信號(hào)i1(ν)使用以下參數(shù)：解調(diào)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、標(biāo)稱載波頻率、每個(gè)子載波的標(biāo)稱振幅和相位、標(biāo)稱時(shí)間、無載波泄漏。

參考信號(hào)i2(ν)使用以下參數(shù)：限定的數(shù)據(jù)內(nèi)容：標(biāo)稱參考symbol，（用戶數(shù)據(jù)symbol的所有調(diào)制symbol被設(shè)置為0V），標(biāo)稱載波頻率，每個(gè)適用子載波的標(biāo)稱振幅和相位，標(biāo)稱時(shí)間，無載波泄漏。

接下來信號(hào)處理的過程是這樣的：

第一步：

z(ν)和i(ν)被分成n塊，每塊包括一個(gè)slot，n的定義同上。每個(gè)slot都單獨(dú)處理。采樣時(shí)間、載波頻率和z(ν)中的載波泄漏聯(lián)動(dòng)變化，以使z(ν)和i(ν)之間的差異最小。當(dāng)z(ν)和i(ν)之間的RMS差值為絕對(duì)最小時(shí)，就達(dá)到了最佳擬合（最小差異）。載波頻率的變化和IQ變化就分別是載波頻率誤差和載波泄漏的測(cè)量結(jié)果。

從獲得的樣本中，通過對(duì)15、30和60kHz SCS的每1、2或4個(gè)slot的頻率誤差進(jìn)行平均，可以得出10個(gè)載波頻率。從獲得的樣品中可以得出n個(gè)載波頻率和n個(gè)載波泄漏。

第二步：

經(jīng)過上面采樣后的z(ν)稱為 z0(ν)，但是真正去做FFT運(yùn)算的，又不需要那么多的samples，所以用于FFT的實(shí)際樣本數(shù)將被縮減，縮減后的樣本子集被稱為z'(ν)。既然需要縮減，就涉及到數(shù)據(jù)取窗的問題，對(duì)于EVM計(jì)算和非EVM計(jì)算，以及不同的CP長度，取窗的位置和樣本數(shù)是有所不同的。

對(duì)z'(ν)進(jìn)行14次FFT，一個(gè)slot中的每個(gè)OFDM symbol進(jìn)行一次，包括解調(diào)參考符號(hào)DMRS。結(jié)果構(gòu)成為一個(gè)樣本陣列，在時(shí)間軸t上有14個(gè)點(diǎn)，在頻率軸f上有4096個(gè)點(diǎn)。樣本代表了在分配RB內(nèi)的11個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)（在每個(gè)slot的第0、1、3、4、5、6、8、9、10、12、13個(gè)OFDM symbol）和3個(gè)解調(diào)參考符號(hào)（每個(gè)slot的第2、7、11個(gè)OFDM symbol），以及in-band的非分配RB中的emission。

第三步：

但只有在分配內(nèi)的RB才會(huì)被用于均衡處理，標(biāo)稱解調(diào)參考符號(hào)和標(biāo)稱數(shù)據(jù)符號(hào)被用來均衡測(cè)量的數(shù)據(jù)符號(hào)。位置見圖。

對(duì)DFT-s-OFDM調(diào)制建議采用如下解調(diào)過程：MS(f,t)和NS(f,t)分別是測(cè)量的（Measured data-Symbols and reference-Symbols）和標(biāo)稱的（Nominal data-Symbols and reference Symbols）符號(hào)陣列，用最小平方(LS：least square)估計(jì)器處理，以得出每個(gè)時(shí)隙和每個(gè)分配的子載波的一個(gè)均衡器系數(shù)EC(f)，EC(f)被定義為：

*表示復(fù)數(shù)共軛。EC(f)被用來均衡DFT編碼的數(shù)據(jù)符號(hào)。測(cè)量的DFT編碼數(shù)據(jù)和參考符號(hào)通過以下方式進(jìn)行均衡：Z'(f,t) = MS(f,t).EC(f)。

Z'(f,t)，僅限于數(shù)據(jù)符號(hào)（不包括解調(diào)參考的三個(gè)t=2,7,11），用于計(jì)算EVM。EC(f)用于計(jì)算EVM均衡器的頻譜平坦度。

Y(f,t)是在FFT之后，in-band的非分配RB的樣本（f為傳輸帶寬內(nèi)的非分配的子載波，t為1個(gè)時(shí)隙內(nèi)的OFDM symbol）用于計(jì)算in-band emission。

審核編輯：劉清