當今的5G研究人員所面臨的一個重大挑戰就是，其研究的波形、頻率和帶寬無論是數量還是種類都太多了。這包括6GHz以下的波形，以及可能涉及高帶寬的微波和毫米波波形。為了應對如此之多的可能場景，一個靈活的測試環境對于這一階段的5G信號生成與分析研究至關重要。導航、航空、航天、廣播電視、寬帶無線網絡、物聯網等眾多領域。
5G 波形生成與分析測試挑戰
靈活性對于5G研究是必不可少的。它支持在對早期概念和5G候選波形進行評測的過程中，使用處于多個不同頻段和調制帶寬的調制方案執行“假設”分析。選擇錯誤路徑時可能蘊藏巨大風險，進一步增強了對靈活性的需求，尤其是在信號創建和信號分析工具方面。隨著眾多候選波形在5G的演進過程中不斷涌現，這些工具必須能夠快速做出調整和改變。
當開發人員執行實驗時，一個高度靈活的測試臺將幫助他們通過原型算法和硬件來評測提議的波形。它還能夠快速輕松地在仿真的假設場景與原型算法和硬件的真實測試之間進行轉換。
更具體地說，5G研究和早期測試在三個主要領域需要靈活性：
–高保真地生成和分析Pre-5G和多種制式波形
–支持從100MHz到5GHz以上的更大調制帶寬
–支持從射頻到厘米波再到毫米波的更大頻段
5G波形生成與分析（28-39GHz）
為幫助解決這些測試挑戰，5G波形生成和分析參考解決方案結合了中電科儀器儀表公司的硬件、軟件和專業測量技術，為構建靈活的5G波形生成和分析測試平臺提供了基本組件。該參考解決方案使工程師和研究人員能夠以高達2GHz的調制帶寬生成和分析射頻、厘米波和毫米波頻率的5G候選波形，重點針對28GHz和37-39GHz的Pre-5G研發。通過將5G候選和定制化波形信號創建軟件與兩個硬件（一臺精密的帶AWG和一臺具有寬I/Q輸入的矢量信號發生器）結合使用，能夠在高達44GHz（利用上變頻器能達到更高）的頻率上生成調制帶寬高達2GHz的寬帶測試信號。為進行信號解調和分析，軟件可在仿真軟件內部使用，或在信號分析儀、示波器或PC上使用，以控制各種儀器或數字化儀。中電科儀器儀表公司研制的1465L微波矢量信號發生器的產品實物圖如圖1所示。
圖1 1465L微波矢量信號發生器實物圖
信號生成配置
對于28和39GHz頻段的Pre-5G和5G新無線信號，新型1465L微波信號源直接在高達1GHz的帶寬內提供1%EVM，無需使用外部探頭或元器件。帶寬超過1GHz，則需要使用外置任意波形發生器。1465L的寬帶外部IQ輸入選件最高可以增加到2GHz帶寬。要想生成高于44GHz的信號，需要使用中電科儀器儀表公司提供的上變頻器（50-110GHz）。微波模擬信號發生器為毫米波上變頻器提供本振。中電科儀器儀表公司正在致力于研發生成信號的軟件。首先，適用于Pre-5G和適用于定制化調制的軟件是非常靈活的、可以直接生成信號的工具。它們擁有參數化的圖形用戶界面（GUI），能夠非常方便地創建Pre-5G波形，或定制化FBMC、I/Q和OFDM波形。定制化的OFDM和I/QVSA設置文件可以保存，以便使用各種中電科儀器儀表公司的信號分析儀和示波器進行EVM測試。另外，信號優化器軟件整合了部分信號生成和分析功能，并為被測器件的輸入和輸出面添加了校準。當與梳狀信號校準儀結合使用時，可以消除使用外部線纜和夾具時導致的EVM性能下降，使被測器件真正輸入面的EVM事件達到盡量高的質量。這對于低反射和非線性器件尤為關鍵，因為這些器件對于同相和正交平坦度與頻率、頻率相關損耗等不理想的系統狀態尤為敏感。這個信號優化器軟件與其他軟件均可良好地配合。
信號分析配置
對于矢量信號分析，可以使用中電科儀器儀表公司的4051直接解調高達1GHz的帶寬。對于帶寬達5GHz的回傳和更高的毫米波頻段，需要使用示波器的精密下變頻器，由該示波器對中頻進行采樣。要想獲得更高的帶寬，也可以直接使用超寬帶寬示波器在毫米波頻率（無需使用下變頻器）對該信號進行采樣。這些測試信號可以使用信號分析儀與信號優化器軟件一起使用來進行分析。另外，定制化I/Q專用軟件也能使用。
