【原】5G(NR)网络信号质量考评三元素

无线通信中收、发信机之间的无线信号偏差具有非线性的特点；网络信号质量是(设备)发射的信号在频域、时域或调制方面与标准之间的偏差。其中功率放大器、数字前端(DEF)和模拟前端(AFE)等部件具有非线性特点，均会影响信号质量。在3GPP规范为信号质量定义通过以下三元素对基站或移动终端评估：

• 频率误差-Frequency Error (Fe)

• 时间误差-Time Alignment Error (TAE)

• 调制质量-Modulation Quality (EVM)

一、频率误差(FrequencyError）

频率误差是指基站(BS)发射频率与配置频率之间的差值；射频和数据时钟共用同一时钟源。3GPP针对宏、微和微微小区基站设定了最小频率误差标准。该标准针对不同基站定义了具体要求；如:TYPE1-C型基站，要求天线(连接器)支持工作频段；TYPE 1-H要求每个TAB连接器都支持工作频段；3GPP TS 38.104有关频率误差(ppm)规定如下：

• Wide Area BS:±0.05 ppm       （广覆盖基站：±0.05 ppm）

• Medium Range BS: ±0.1 ppm  （宏覆盖基站：±0.1 ppm）

• Local Area BS : ±0.1 ppm          （微小区基站：±0.1 ppm）

Ppm与Hz的转换公式如下：

Frequency Error [Fe]=Carrier Frequency (fc) in Hz *(ppm/10^6) 

例如:工作波段n5，载波频率FC为850MHZ，不同类型基站FE(频率偏差)如下：

• Wide Area BS(Fe):850 * 10^6 * (0.05/10^6)=850 * 0.05=±42.50 Hz

• Medium Range BS(Fe):850 * 10^6 * (0.1/10^6) =850 * 0.1= ± 85 Hz

• Local Area BS(Fe): 850 * 10^6 * (0.1/10^6) =850 * 0.1= ± 85 Hz

通过以上计算可看出，广覆盖基站较宏小区对频率误差要求严格，而宏小区和微小区基站较松。

二、时间误差Time Alignment Error 

在5G(NR)系统中基站将信号利用两根或更多天线(通过传输分集或MIMO)发送;载波聚合(小区)中信号通过不同(小区)天线发送；终端侧需要准确接收和解码多个天线(发送)的信号，这就要求信号帧在时间上必须在规定的范围之内；

对任何两个发射机发送的信号帧之间都规定了最大的时钟偏差；最大允许偏差值取决于合路器及传输的特点;分集发天线、MIMO，载波聚合都会使两根天线发射的信号产生时延(差）。

在5G(NR)基站(发射)天线端口或接口处信号没有时钟偏差；无线信号经过传输在基站天线接口或收发阵列中后相互之间可能会存产生时钟偏差；

时间偏差(TAE-Time Alignment Error)在特定信号/发射器配置/传输模式中对时钟偏差(TAE)要求如下：

• TYPE1-C型基站，特定信号/发射装置/传输模式的时钟偏差(TAE)较大；

• TYPE1-H型基站，TAB两路信号之间时钟偏差较大；

• 连接器属于不同传输组的收发信机，其发送单元与TAB连接器对应相关分集收发阵列的有分集、MIMO、载波聚合等式；

基站最小时钟偏差标准

• 载波启用MIMO或分集传输时，TAE<65 ns
  

• 带内连续载波聚合，有无MIMO或分集发送，TAE< 260 ns

• 带内非连续载波聚合，有无MIMO或分集发送，TAE< 3µs
  

• 带外连续载波聚合，有无MIMO或分集发送，TAE< 3µs

三、调制质量-Modulation Quality(EVM)

EVM是RB(s)分配的理想波形和测量波形之间的差异,它是评估无线信号调制特性的质量的一个关键指标，也就是对数字误差矢量幅度(EVM)测量，它提供波形失真的整体指示。

5G(NR)指定的循环前缀OFDM(CP-OFDM),这是一种多载波调制方案。EVM测量反映了宽带信号中电路相位、幅度或噪声的任何变化。EVM是两个向量之间的差异的归一化比率：IQ测量信号和IQ参考(IQ参考是计算值),如下图所示。 

EVM的误差向量从理想参考点的平均幅度的度量, 它通常以dB或百分比来衡量。

由于5G中使用高阶的调制方案(最初256QAM,未来1024QAM);随着调制密度的增加,组件和设备需要更好的EVM结果。下表显示了3GPP EVM对用户设备 (UE) 的要求(随着调制密度的增加而变得更加严格)。

                     *3GPP TS38.101-1不同5G调制方案的EVM要求

本文根据：http://www.和3GPP相关文章翻译整理