实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置及其方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及网络优化领域，具体是指一种实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置及其方法。

背景技术

5G是全新的移动通信技术，目前3GPP R15协议标准已经发布多个版本，移动运营商在加快5G网络建设速度，在建网初期和后期运营的过程中，在5G与2/3/4G多网融合过程中，会面临很多复杂的问题，尤其是5G上行时隙干扰问题，是其必将面临而又不得不解决的问题，此问题影响用户接入以及数据吞吐量的问题，因此研发一款可查找并定位5G上行时隙干扰的仪表，对于整个5G具有非常重要的意义。

传统的解决方案是通过频谱仪方式来查找和定位上行时隙干扰，由于传统频谱仪在扫描速度及分析带宽受限，同时由于不能跟基站同步，无法判定无线帧的起始位置，不能很好解决上行干扰测量问题，因此，研发一款无需与基站同步，能够定位无线帧起始位置，并能够分析5G上行时隙干扰的设备一非常迫切。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足效率高、准确性高、适用范围较为广泛的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置及其方法如下：

该实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置，其主要特点是，所述的装置包括前置放大器、预选滤波器单元、增益控制单元、第一混频单元、第二混频单元、数模转换单元、FPGA控制单元和测量显示单元，所述的预选滤波器单元的输入端与接收天线的输出端通过前置放大器相连，预选滤波器单元的输出端与增益控制单元的输入端相连，增益控制单元的输出端与第一混频单元的输入端相连；第一混频单元的输出端与第二混频单元的输入端相连，第二混频单元的输出端与数模转换单元的输入端相连，数模转换单元的输出端与FPGA控制单元的输入端相连，FPGA控制单元的输出端与测量显示单元的输入端相连。

较佳地，所述的预选滤波器单元包括12组多级低通加高通滤波组，用于保证滤波器带外抑制能力，并对镜像和杂散具有足够的抑制度，频率覆盖范围为10MHz～8000MHz。

较佳地，所述的增益控制单元包括两个二选一开关、第一放大器和可调衰减器组成，所述的第一放大器和可调衰减器分别接在两个二选一开关之间，用于对不同大小的信号进行检测。

较佳地，所述的第一混频单元包括第一混频器、第二放大器和滤波器，所述的混频器、第二放大器和滤波器依次相连，混频输出第一中频频率。

较佳地，所述的第二混频单元包括第二混频器、第三放大器和带通滤波器，所述的第二混频器、第三放大器和带通滤波器依次连接，混频输出第二中频频率。

较佳地，所述的数模转换单元包括宽带解调器、第四放大器、低通滤波器和数模转换器，所述的第四放大器、低通滤波器和数模转换器依次连接，所述的宽带解调器的输出端分别输出I信号和Q信号至第四放大器，所述的宽带解调器将中频信号转换成零频的模拟IQ链路信号，传输至数模转换器，转换成数字IQ进行分析。

较佳地，所述的FPGA控制单元用于IQ数据并行处理，进行5G NR上行时隙干扰信号分析。

较佳地，所述的前置放大器用于固定增益放大，放大增益为20dB。

该基于上述装置实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)配置采样率，抓取5G信号无线帧10毫秒的数据，进行时频域分析；

(2)采用提取的IQ两路数据与主同步信号本地生成的点数据进行滑动相关，并获取最大相关值，确定广播同步资源块的起始位置；

(3)将解调参考信号数据与本地广播信道的解调参考信号数据进行相关，确定时隙号和符号编号，确定无线帧起始位置；

(4)根据无线帧起始位置，重组数据；

(5)对重组后的数据平方和累加，进行均方根检波，根据用户需求，在测量显示界面上显示指定符号、指定时隙或指定子帧的数据；

(6)根据用户需求，提取指定符号的时域数据，进行FFT变换获取对应符号的频域数据，并在测量显示单元显示频谱数据。

较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：

(3.1)根据广播同步资源块的起始位置，提取当前广播同步资源块符号1和符号3的时域数据，并分别做傅里叶逆变换，转换到频域；

(3.2)提取频域广播信道的解调参考信号数据，与本地广播信道的解调参考信号数据进行相关，确定时隙号和符号编号，确定无线帧起始位置。

采用了本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置及其方法，通过多级预选滤波有效抑制镜像和杂散；通过快速控制射频通道增益，实现不同大小及不同动态范围信号的快速捕捉；通过FPGA并行分析，实现对5G NR上行时隙干扰信号在时域、频域的实时分析，此方法有效提高了有效信号和干扰信号分离定位能力，为运营商在5G建设和运营维护过程中，提供有效的测试保障手段。

附图说明

图1为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置原理框图。

图2为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置预选滤波的原理框图。

图3为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置增益控制的原理框图。

图4为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置第一混频单元原理框图。

图5为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置第二混频单元原理框图。

图6为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置模数转换单元原理框图。

图7为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置FPGA控制单元原理框图。

图8为本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置测量结果展示图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置，其中包括前置放大器、预选滤波器单元、增益控制单元、第一混频单元、第二混频单元、数模转换单元、FPGA控制单元和测量显示单元，所述的预选滤波器单元的输入端与接收天线的输出端通过前置放大器相连，预选滤波器单元的输出端与增益控制单元的输入端相连，增益控制单元的输出端与第一混频单元的输入端相连；第一混频单元的输出端与第二混频单元的输入端相连，第二混频单元的输出端与数模转换单元的输入端相连，数模转换单元的输出端与FPGA控制单元的输入端相连，FPGA控制单元的输出端与测量显示单元的输入端相连。

作为本发明的优选实施方式，所述的预选滤波器单元包括12组多级低通加高通滤波组，用于保证滤波器带外抑制能力，并对镜像和杂散具有足够的抑制度，频率覆盖范围为10MHz～8000MHz。

作为本发明的优选实施方式，所述的增益控制单元包括两个二选一开关、第一放大器和可调衰减器组成，所述的第一放大器和可调衰减器分别接在两个二选一开关之间，用于对不同大小的信号进行检测。

作为本发明的优选实施方式，所述的第一混频单元包括第一混频器、第二放大器和滤波器，所述的混频器、第二放大器和滤波器依次相连，混频输出第一中频频率。

作为本发明的优选实施方式，所述的第二混频单元包括第二混频器、第三放大器和带通滤波器，所述的第二混频器、第三放大器和带通滤波器依次连接，混频输出第二中频频率。

作为本发明的优选实施方式，所述的数模转换单元包括宽带解调器、第四放大器、低通滤波器和数模转换器，所述的第四放大器、低通滤波器和数模转换器依次连接，所述的宽带解调器的输出端分别输出I信号和Q信号至第四放大器，所述的宽带解调器将中频信号转换成零频的模拟IQ链路信号，传输至数模转换器，转换成数字IQ进行分析。

作为本发明的优选实施方式，所述的FPGA控制单元用于IQ数据并行处理，进行5GNR上行时隙干扰信号分析。

作为本发明的优选实施方式，所述的前置放大器用于固定增益放大，放大增益为20dB。

本发明的该基于上述装置实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试处理的方法，其中包括以下步骤：

(1)配置采样率，抓取5G信号无线帧10毫秒的数据，进行时频域分析；

(2)采用提取的IQ两路数据与主同步信号本地生成的点数据进行滑动相关，并获取最大相关值，确定广播同步资源块的起始位置；

(3)将解调参考信号数据与本地广播信道的解调参考信号数据进行相关，确定时隙号和符号编号，确定无线帧起始位置；

(3.1)根据广播同步资源块的起始位置，提取当前广播同步资源块符号1和符号3的时域数据，并分别做傅里叶逆变换，转换到频域；

(3.2)提取频域广播信道的解调参考信号数据，与本地广播信道的解调参考信号数据进行相关，确定时隙号和符号编号，确定无线帧起始位置；

(4)根据无线帧起始位置，重组数据；

(5)对重组后的数据平方和累加，进行均方根检波，根据用户需求，在测量显示界面上显示指定符号、指定时隙或指定子帧的数据；

(6)根据用户需求，提取指定符号的时域数据，进行FFT变换获取对应符号的频域数据，并在测量显示单元显示频谱数据。

本发明的具体实施方式中，通过控制预选滤波器、增益、两级混频等通道链路配置频率和增益，获取ADC(数模转换器)采样的数字IQ信号，在FPGA控制的单元中对数字IQ信号进行时域和频域处理，可以对不同符号、时隙及子帧进行时频域的处理显示，以帮助查找5GNR的上行时隙干扰。本发明通过多级预选滤波有效抑制镜像和杂散；通过快速控制射频通道增益，实现不同大小及不同动态范围信号的快速捕捉；通过FPGA并行分析，实现对5G NR上行时隙干扰信号在时域、频域的实时分析，此方法有效提高了有效信号和干扰信号分离定位能力，为运营商在5G建设和运营维护过程中，提供有效的测试保障手段。

如图1所示，一种5G NR上行时隙干扰测试装置，其特征在于：接收天线的输出端通过前置放大器与预选滤波器单元的输入端相连；预选滤波器单元的输出端与增益控制单元的输入端相连；增益控制单元的输出端与第一混频单元的输入端相连，输出2.547GHz的第一中频；第一混频单元的输出端与第二混频单元的输入端相连，输出220MHz的第二中频；第二混频单元的输出端与数模转换单元的输入端相连；数模转换单元的输出端与FPGA(可编辑门阵列)控制单元的输入端相连；FPGA(可编辑门阵列)控制单元的输出端与测量显示单元的输入端相连；

所述的前置放大器，为固定增益放大，其放大增益为20dB，目的是为了小信号检测能力。

如图2所示，所述的预选滤波单元，包括12组多级低通加高通滤波组组成，频率覆盖从10MHz-8000MHz，多组滤波为了保证对镜像、杂散有足够的抑制度，多级低通加高通滤波器组是为了保证滤波器带外抑制能力。12组滤波器频段划分为2890～3660MHz、2060～2910MHz、1090～2080MHz、10～710MHz、690～1100MHz、3640～4210MHz、5390～6010MHz、4690～5410MHz、4190～4710MHz、5990～6610MHz、6590～7210MHz及7190～8010MHz。

如图3所示，所述的增益控制单元，包括两个二选一开关、一个20dB的放大器和一个30dB可调衰减器组成，目的是为了可对不同大小的信号进行检测。

如图4所示，所述的第一混频单元，包括混频器、放大器及滤波器，最终混频输出第一中频频率为2.547GHz，由于混频输出的信号会带来信号衰减和杂散产生，因此加一级放大和滤波。

如图5所示，所述的第二混频单元，包括混频器、放大器及带通滤波器，最终混频输出第二中频频率为220MHz，设计第二中频频率为220MHz目的是为了降低带通滤波器的设计难度，由于混频输出的信号会带来信号衰减，加一级放大为了保证信号增益。

如图6所示，所述的数模转换单元，包括宽带解调器、放大器、低通滤波器和ADC(数模转换器)组成，宽带解调器把220MHz中频信号转换成零频的模拟IQ链路信号送给ADC(数模转换器)，转换成数字IQ用于分析，其中ADC采样时钟频率为122.88MHz，满足5G NR信号分析的需求。

如图7所示，所述的FPGA控制单元用于IQ数据并行处理，5G NR上行时隙干扰信号分析。

如图8，所示为上位机中，测量结果上报及测量参数展示图。

一种5G NR上行时隙干扰测试方法，其特征在于：

(1)配置采样率为122.88bps，抓取5G信号一个无线帧10毫秒的数据，用于时频域分析，两路数据分别为I

(2)采用提取的IQ两路数据I

(3)根据SSB(广播同步资源块)的起始位置P

(4)根据无线帧起始位置P

(5)把II

(6)根据用户需求，在II

采用了本发明的实现针对5G NR上行时隙干扰进行测试的装置及其方法，通过多级预选滤波有效抑制镜像和杂散；通过快速控制射频通道增益，实现不同大小及不同动态范围信号的快速捕捉；通过FPGA并行分析，实现对5G NR上行时隙干扰信号在时域、频域的实时分析，此方法有效提高了有效信号和干扰信号分离定位能力，为运营商在5G建设和运营维护过程中，提供有效的测试保障手段。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。