[发明专利]一种高精度的5G大带宽信号测试方法

权利要求书

1.一种高精度的5G大带宽信号测试方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，测试仪表对待测设备发射的测试信号进行接收，根据测试使用的测试模型确定解调参考信号即DMRS的初始参数，按照标准生成DMRS的原始序列，将原始序列调制后映射到时频栅格的指定位置，得到频域理想信号；

步骤2，使用基于射频直接带通采样的多级抽取软件无线电接收流程对测试信号进行采样变频，将测试信号从射频模拟信号变换为基带数字信号；

步骤3，使用基于DMRS的符号定时偏差估计算法对步骤2得到的基带数字信号进行时间同步；

步骤4，使用基于循环前缀(CP)的小数载波频率偏差估计算法、基于DMRS的整数频率偏差估计算法和基于DMRS的残留频率偏差估计算法对步骤3中经过时间同步的信号进行频率同步；

步骤5，使用双符号最小二乘信道估计算法对步骤4中经过频率同步的信号进行信道估计，使用单抽头均衡器进行信道均衡，得到测试信号星座图，测量误差矢量幅度；

步骤6，使用经典功率谱估计法对步骤4中经过频率同步的信号进行功率谱估计，得到测试信号功率谱，测量相邻信道泄露比；

所述步骤1中测试信号的特征具体包括：根据3GPP标准规定的测试模型生成，子载波间隔由参数集μ表示；以帧为单位，每个帧分为多个时隙，每个时隙包括14个正交频分复用即OFDM符号；每个时隙有两个符号携带有数据和DMRS，其余符号只携带有数据；

所述步骤2中多级抽取软件无线电接收机流程具体包括：根据带通采样定理对射频模拟信号进行带通采样，提高数字信号处理的占比；通过数字混频正交变换进行下变频；利用多级抽取结构进行抽取和滤波；

所述步骤3中基于DMRS的符号定时偏差估计算法具体包括如下步骤：对步骤1得到的频域理想信号进行OFDM调制，得到时域理想信号；计算测试信号与时域理想信号的互相关函数；寻找互相关函数峰值，峰值索引为符号定时偏差估计值；从符号定时偏差估计值开始取一帧的数据，至此完成时间同步，符号定时偏差估计值表示为：

其中，表示符号定时偏差估计值，y[n]表示测试信号，x[n]表示时域理想信号，表示两个信号的互相关函数，N_frame表示帧长；

所述步骤4中基于CP的小数载波频率偏差估计算法具体包括如下步骤：将OFDM符号的CP部分和对应的数据部分共轭相乘；对相乘后的结果取角度，除以2π，得到单个符号的小数载波频率偏差估计值；对整个帧所有符号的估计值求平均，得到整个帧的小数载波频率偏差估计值，单个符号的小数载波频率偏差估计值表示为：

其中，表示小数载波频率偏差估计值，arg{·}表示取角运算，N_cp表示CP长度，N_FFT表示快速傅里叶变换(FFT)点数；

所述步骤4中基于DMRS的整数载波频率偏差估计算法具体包括如下步骤：将步骤1得到的频域理想信号进行循环移位，移位大小依次为1到快速傅里叶变换(FFT)点数；对测试信号进行FFT运算，将其变换到频域；以时隙为单位，计算测试信号与不同循环移位后的频域理想信号的互相关函数；寻找让互相关函数取最大值的循环移位数，得到整数载波频率偏差估计值，整数载波频率偏差估计值表示为：

其中，表示整数载波频率偏差估计值，表示每个帧的时隙数，N_d表示DMRS占据的子载波数，Y_l,d,1[k]和Y_l,d,2[k]分别表示测试信号第l个时隙携带有DMRS的第一个符号和第二个符号，X_l,d,1[k]和X_l,d,2[k]分别表示频域理想信号第l个时隙携带有DMRS的第一个符号和第二个符号，*表示共轭；

所述步骤4中基于DMRS的残留载波频率偏差估计算法具体包括如下步骤：取测试信号携带有DMRS的OFDM符号；将上述符号以时隙为单位，和步骤1得到的频域理想信号的对应符号共轭相乘；对相乘后的结果取角度，除以符号间隔，得到单个时隙的残留载波频率偏差估计值；对所有时隙的估计值求平均，得到整个帧的残留载波频率偏差估计值，残留频率偏差估计值表示为：

其中，表示残留载波频率偏差估计值，Δl表示每个时隙携带有DMRS的两个符号之间的索引差，α＝N_cp/N_FFT；

所述步骤4需要依次补偿整数载波频率偏差、小数载波频率偏差和残留载波频率偏差，补偿方法为将测试信号乘以其中ε依次设为和至此完成频率同步；

所述步骤5中双符号最小二乘信道估计算法具体包括如下步骤：取测试信号携带有DMRS的OFDM符号；将上述符号以时隙为单位，和步骤1得到的频域理想信号的对应符号相除，得到单个时隙的信道估计结果；对所有时隙的估计结果求平均，得到整个帧的信道估计结果，单个时隙的信道估计结果表示为：

其中，表示信道估计值的向量形式，X表示频域理想信号的向量形式，Y表示测试信号的向量形式，所有符号使用向量表示；所述步骤5中的单抽头均衡器以OFDM符号为单位，将测试信号直接除以信道估计结果，得到测试信号星座图，用以测量误差矢量幅度；

所述步骤6中的经典功率谱估计法具体包括如下步骤：对步骤4中经过频率同步的信号进行5倍带宽的FFT运算，得到频域信号；取频域信号的幅值，除以5倍FFT点数，得到测试信号功率谱，用以测量相邻信道泄露比，测试信号功率谱表示为：

其中，表示测试信号功率谱估计值，Y₅[k]表示5倍带宽FFT运算得到的频域信号。