導 讀
5G移動通信參數的計量是5G發展的關鍵環節，通過計量可以修正儀表和設備偏差，保障量值溯源和統一，能夠對控制5G產品的生產質量提供技術保障，有效避免嚴重質量事故對于企業和行業的重大打擊，可降低建網成本，對保障和提升網絡質量發揮重要的作用。
數字調制信號是5G信號傳輸的主要載體。數字調制解調誤差參量有：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，這些量值也必須經過可信、可溯源的計量。數字調制誤差的計量工作主要體現在數字矢量調制信號發生器（VSG）和矢量信號分析儀（VSA）的計量校準，目前來看存在兩大問題：
一、難于溯源。目前校準規范規定的計量方法是使用矢量信號分析儀校準信號源，使用信號源作為標準器校準分析儀，這是一個閉環，這個閉環和其他的計量標準幾乎沒有聯系，是“空中樓閣”。難于實現量值溯源。
二、缺乏對誤差設置。在校準VSA時，數字調制信號源發射標準的調制信號，不對信號進行誤差設置，實際上是只在誤差“0”點附近進行測試，這是不符合實用要求的。因為VSA的作用就是對調制誤差參量進行測量，以5G NR 為例，標準規定64QAM調制信號EVM的限值是低于8%，起碼應該在這個范圍內對信號進行不同的誤差設置。正如某卡尺的量程是10厘米，而只使長度1厘米量塊去校準卡尺，是不夠的。我國研究人員已經在相關論文中指出了類似問題。
本文作者針對上述兩個問題，提出了一種基于連續波組合法的計量方法，即使用兩路連續波信號組合，等效出具有標準調制誤差的MPSK信號的方法。這種等效MPSK信號的誤差矢量幅度、幅度誤差、相位誤差僅由兩路連續波的功率比值決定，是可溯源、可解析計算、在較大范圍內可調的。實驗證明了該方法的有效性。應用該方法，實現了5G矢量信號分析儀以及5G移動通信綜合測試儀的計量校準。
方法原理及實驗驗證
本文所述方法將實現量值溯源和誤差設置這兩個問題的聯合解決。下面簡述原理。
如果一個連續波的頻率為fd+fb，在頻點fd上對其進行正交解調，則解調矢量為：
(1)如果信號C(t)是兩路連續波的組合，連續波頻率分別是fd+fb 是fd+Δfb，且兩路連續波的功率比值是γ,在頻點fd 上對C(t) 進行正交解調，則解調后的矢量是：
依據相關定義和矢量模型，可以推導出數字調制誤差參量和射頻功率比值γ的解析關系。
在研究中使用了如下圖1所示的實驗裝置：
圖2~圖4的測量誤差指測量值和計算值之差。擴展不確定度是指標準數字調制誤差生成裝置的不確定度，不能認為是被測VSA的最大允許誤差限值，所以測量誤差超出不確定度范圍，是正常的，不能據此判定被測VSA超差。由于本文第2節提到的兩個問題，大部分儀表制造商都沒有提供VSA測量數字調制誤差的量程以及在被測調制誤差較大時的最大允許誤差。
實驗表明，連續波組合方法適用于MPSK (M=2，4，8)。
可以做出本文計量方法的量值溯源圖，如圖5。調制誤差參量可溯源到射頻功率或衰減標準。
理論分析和實驗說明：通過連續波組合的方法，可以構造具有標準數字調制誤差的等效MPSK信號，這種調制誤差是可計算、可溯源、可在較大范圍內連續設置。這就實現了量值溯源和誤差設置這兩個問題的聯合解決。該方法和系統設計已經申請我國專利和PCT國際專利，其中我國專利已經得到授權。
使用該方法和裝置可以對矢量信號分析儀、無線通信綜合測試儀的矢量解調功能進行計量校準，也可以據此開發新型專用儀表。圖6為5G矢量信號分析儀數字調制質量參數分析原理圖，圖7為儀表解調界面，圖8、9給出了5G矢量信號分析儀的EVM計量結果。
本方法中數字調制質量參數EVM是可以精確計算的，該合成信號的誤差參量最終可溯源至5G信號發生器的功率和連續波功率，因此實現了對調制解調質量參數的準確計量。基于前期研究積累，中國信息通信研究院泰爾實驗室正在主持起草5G移動通信綜測儀的國家校準規范。
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