信号发生器的5G测试需要模拟哪些不同的信号强度场景？

在5G测试中，信号发生器需模拟多种信号强度场景，以全面验证设备在不同覆盖条件下的性能表现。这些场景涵盖从理想强信号到极端弱信号的完整范围，并需结合5G关键技术（如Massive MIMO、波束成形、毫米波等）进行综合测试。以下是5G测试中需模拟的核心信号强度场景及其技术要求：

一、典型信号强度场景分类

1. 理想覆盖场景（高信号强度）

• 信号强度范围：
  • RSRP（参考信号接收功率）：-70dBm 至 -90dBm
  • RSRQ（参考信号接收质量）：-5dB 至 -10dB
  • SINR（信干噪比）：20dB 至 30dB
• 测试目的：
  • 验证设备在信号充足时的峰值速率、低时延性能（如URLLC场景的1ms时延）。
  • 测试多用户MIMO（MU-MIMO）下的资源分配效率。
• 典型应用：
  • 室内热点覆盖（如商场、机场）
  • 密集城区微小区（Small Cell）

2. 边缘覆盖场景（中低信号强度）

• 信号强度范围：
  • RSRP：-90dBm 至 -110dBm
  • RSRQ：-10dB 至 -15dB
  • SINR：0dB 至 10dB
• 测试目的：
  • 验证设备在信号衰减时的调制解调能力（如256QAM到64QAM的动态切换）。
  • 测试波束成形（Beamforming）的增益补偿效果。
• 典型应用：
  • 郊区宏基站覆盖边缘
  • 建筑物穿透损耗场景（如玻璃幕墙、混凝土墙）

3. 深度覆盖场景（极弱信号强度）

• 信号强度范围：
  • RSRP：-110dBm 至 -130dBm
  • RSRQ：-15dB 至 -20dB
  • SINR：-10dB 至 0dB
• 测试目的：
  • 验证设备在接近灵敏度极限时的连接稳定性（如RRC连接保持率）。
  • 测试窄带物联网（NB-IoT）或增强型机器类通信（eMTC）的覆盖扩展能力。
• 典型应用：
  • 地下停车场、电梯井等封闭空间
  • 农村偏远地区广域覆盖

4. 动态信号强度变化场景

• 信号强度范围：
  • 快速衰落：信号强度在毫秒级时间内波动（如高铁场景，多普勒频移达500Hz）。
  • 慢速衰落：信号强度在秒级时间内变化（如用户移动时的阴影衰落）。
• 测试目的：
  • 验证设备在信号快速变化时的切换性能（如从5G到4G的异系统切换）。
  • 测试链路自适应（Link Adaptation）算法的响应速度。
• 典型应用：
  • 高铁、地铁等高速移动场景
  • 车载通信（V2X）中的信号遮挡与恢复

二、5G关键技术对信号强度模拟的特殊要求

1. Massive MIMO与波束成形

• 测试需求：
  • 模拟多波束同时覆盖不同用户，验证波束管理（Beam Management）算法。
  • 测试波束切换时的信号强度连续性（如从宽波束到窄波束的过渡）。
• 信号发生器配置：
  • 支持多通道独立信号生成（如32通道），每通道可单独设置幅度、相位和时延。
  • 通过波束成形算法生成动态波束图案，模拟实际基站的下倾角调整。

2. 毫米波频段（FR2）

• 测试需求：
  • 模拟毫米波的高路径损耗（如28GHz频段比Sub-6GHz多15-20dB损耗）。
  • 测试波束追踪（Beam Tracking）在用户移动时的性能。
• 信号发生器配置：
  • 支持毫米波频段（24.25-52.6GHz），输出功率可调至+30dBm以上以补偿路径损耗。
  • 集成高速相位调制器，实现波束方向的毫秒级调整。

3. 载波聚合（CA）与双连接（DC）

• 测试需求：
  • 模拟多载波聚合时的信号强度差异（如主载波RSRP=-90dBm，辅载波RSRP=-100dBm）。
  • 测试双连接场景下的信号协同处理能力（如EN-DC中LTE与NR的功率分配）。
• 信号发生器配置：
  • 支持多载波独立生成与叠加，每载波可单独设置功率和调制方式。
  • 通过时钟同步模块确保多载波间的相位一致性（<0.5°）。

三、信号发生器实现高精度信号强度模拟的技术路径

1. 高分辨率幅度控制

• 技术实现：
  • 采用16位及以上DAC，提供65536级幅度分辨率，确保幅度控制精度优于0.0015%（满量程）。
  • 通过数字步进衰减器（DSA）实现-127dB至0dB的动态范围，步进0.1dB。
• 案例：
  • 在模拟-120dBm极弱信号时，幅度波动<0.05dB，满足3GPP对灵敏度测试的要求。

2. 低相位噪声与高频率稳定度

• 技术实现：
  • 集成恒温晶振（OCXO）或铷原子钟，提供±0.001ppm/年的频率稳定度。
  • 采用锁相环（PLL）技术抑制相位噪声，10kHz偏移处相位噪声<-130dBc/Hz。
• 案例：
  • 在毫米波频段测试中，低相位噪声确保波束成形方向精度误差<0.1°。

3. 动态信号生成与实时调整

• 技术实现：
  • 通过FPGA实现高速信号处理（如10GSa/s采样率），支持信号强度的毫秒级变化。
  • 结合上位机软件（如LabVIEW或Python API），实现自动化测试脚本控制信号强度轨迹。
• 案例：
  • 在高铁场景测试中，信号发生器可模拟信号强度随速度变化的曲线（如RSRP从-90dBm线性下降至-110dBm）。

四、典型测试场景示例

1. 5G NR峰值速率测试

• 信号强度要求：RSRP=-85dBm，SINR=25dB
• 测试目的：验证设备在理想覆盖下的下行峰值速率（如Sub-6GHz频段达2.5Gbps）。
• 信号发生器配置：
  • 生成256QAM调制信号，带宽100MHz，载波频率3.5GHz。
  • 通过Massive MIMO模块模拟8T8R天线配置，波束增益+6dB。

2. NB-IoT深度覆盖测试

• 信号强度要求：RSRP=-125dBm，SINR=-5dB
• 测试目的：验证设备在极弱信号下的连接建立成功率与数据传输可靠性。
• 信号发生器配置：
  • 生成NPUSCH上行信号，重复因子（Repetition Factor）设置为32。
  • 通过窄带滤波器（带宽180kHz）抑制邻频干扰。

3. 毫米波波束追踪测试

• 信号强度要求：主波束RSRP=-95dBm，旁瓣RSRP=-110dBm
• 测试目的：验证设备在波束切换时的掉话率与数据吞吐量。
• 信号发生器配置：
  • 生成28GHz频段信号，波束宽度10°。
  • 通过机械转台或电子波束成形模块模拟用户移动路径（如30km/h速度）。