【经验】5G NR信号测试中常见共性问题的原因分析和解决方法

时间： 2019-11-15 来源：Keysight

技术问答

随着5G标准的落地和不断成熟，5G网络和终端的产品化进程也在极大地加速，这其中测试测量工具发挥了相当重要的推动作用。是德科技的VSA与X-app产品中的5G选件，作为功能强大的5G NR信号分析工具，广泛地应用于基站，芯片以及终端的研发与测试工作中。

在过去两年的5G信号测试实践中，是德科技发现了一些常见的共性问题，下面就结合从星座图上直接观测到的三种异常现象，分析其背后的原因并给出相应的解决方法。

01.窗花般的星座图

相位补偿 (Phase Compensation) 是5G NR信号定义中新引入的概念，用于解决发射端的中心频点与接收端的中心频点不一致而带来的相位旋转问题。

不同于LTE，由于5G NR支持多种可变的载波带宽以及载波内BWP的分配，因此收发两端的中心频点不一致是一个非常典型的场景，如不进行合适的相位补偿会出现接收机无法正确解调信号的情况。具体地，在如下3GPP TS38.211定义的信号产生公式中，要求逐OFDM符号地进行相位补偿，并且是补偿到特定的某个发射频点(f0)，这个补偿需要在基带信号中完成。

在分析5G NR信号时，我们也经常会发现由于相位补偿设置不正确而导致的解调失败，其主要现象就是出现如“窗花”一般的星座图，如下所示。

从解调结果中我们可以看到，同步指数很高，达到了99.9%，但是星座图却不甚清晰——它并不是完全随机性混乱的星座图，而是呈现出有某种规律的窗花图样。由于相位补偿是逐OFDM符号进行的，这里的“窗花”实际上就是各个符号上的星座图旋转不同角度之后叠加而成的结果。因此，在测试中看到如同窗花一般的星座图后，应首先去检查相位补偿的相关设置：

1.此被测信号中是否使用了相位补偿？由于某些特殊的测试目的，有些被测信号是没有进行相位补偿的，这样方便于信号波形的产生并使用同一波形在多组频点进行测量。对于这种情况，我们在解调配置中也应当关闭相位补偿。

2.如果信号中包含相位补偿，那么其补偿到的频点f₀是多少？通常情况下，接收端相位补偿的频点就是测量的中心频点，但是在某些特定测试场景下（如录制信号在不同频点回放，对毫米波信号在中频频点进行测量等），也存在相位补偿频点并非测量频点的情况，因此需要结合测试场景仔细核实f₀的频点设置。

绝大多数情况下，如果上述两种配置正确，我们就可以看到窗花从星座图上消失了，一个清晰而规则的星座图将呈现在面前。

02.星座图上的零点

5G NR信号定义了不同调制等级的星座图，由QPSK，16QAM，64QAM 直至256QAM，在正确解调的情况下，我们会在解调软件上观察到与标准定义一致的清晰的星座图样。

但是在某些解调配置下，我们却经常发现在星座图的零点位置上也出现了星座点。这个零点很多时候会让测试工程师因为没有注意到而非常困惑，因为星座图本身看起来很清晰，但是EVM测量数值却比预期差很多。

从信号解调角度来看，任何时候在星座图的零点上观测到星座点，都应当是不合理的现象，会直接导致EVM结果的恶化，因为几乎不会有任何星座图的定义包含零点位置，因此需要去了解其出现的原因并修改解调配置来消除。

在实际的5G NR信号解调中，出现零点的最常见的原因就是DMRS与Data是否在同一symbol内复用的配置不正确，相关的参数是CDM Group Number，如下面两图所示的DMRS符号（symbol#2）内，红色子载波代表DMRS，其余的子载波位置既可以配置成发送绿色的Data，也可以配置成不发送任何数据的保留子载波。

零点出现的原因就是解调端误认为在那些保留子载波的位置也是正常发送了调制数据的，但实际检测到的都是功率为0的星座点。因此我们需要在解调配置中将CDM Group Number修改为2 (X-app中需要通过修改Antenna Port Index 参数来配置)，这样就不会去试图解调那些不发送任何数据的保留子载波，使得零点得以消除。

03.完美星座图下的糟糕EVM

在一些针对PDSCH/PUSCH的解调测试中，用户通过调整各种解调配置（包括Equalizer 和Tracking选项等），终于得倒了一个清晰而规则的星座图，但是测量所得到EVM数值仍然高于预期范围，并且存在着若干EVM数值远高于其他点的星座点，经检查星座图中也未发现存在零点。

再次仔细观察，我们可以发现星座图虽然十分清晰，但是某些星座点的位置却是没有落在预期位置的。如图中Marker所标识的QPSK的位置，预期应当只出现绿色的DMRS星座点，而PDSCH data部分的黄色星座点应当只落在64QAM的点位上，但是目前却出现了部分data星座点也落在了QPSK的位置上。

造成这个问题的原因是，由于5G NR信号对于PDSCH/PUSCH允许配置多组DMRS符号（如下图所示的symbol#2与symbol#11）用于在特定的传输场景下提高信道估计的准确度，具体的符号位置由DMRS-Add-Pos参数来确定。

因此，如果解调端没有正确配置全部DMRS的位置，就会出现将QPSK调制方式的DMRS符号误认为是data符号进行判决和测量，导致最终的EVM结果出现恶化。了解这个背景之后，解决办法就非常简单了，调整DMRS-Add-Pos参数到正确位置即可。

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