如何進(jìn)行TDD信號(hào)分析？

寬帶通信網(wǎng)絡(luò)正在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展，在當(dāng)今的互聯(lián)社會(huì)中，我們需要使用手機(jī)、平板電腦和各種互聯(lián)設(shè)備進(jìn)行教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療和流媒體等一切活動(dòng)。那么什么是TDD傳輸，如何應(yīng)用頻譜分析儀來進(jìn)行信號(hào)研究呢？

FDD與TDD傳輸?shù)谋容^

在當(dāng)今的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，無論是LTE還是5G，因?yàn)橥ǔＳ脩?a href="http://www.wenjunhu.com/soft/special/" target="_blank">下載的數(shù)據(jù)多于上傳的數(shù)據(jù)量，所以用戶設(shè)備和基站（上行鏈路）之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量往往是不對(duì)稱的，反之亦然（下行鏈路）。隨著業(yè)務(wù)模式的變化，有更多的上行鏈路應(yīng)用被廣泛使用，如云存儲(chǔ)、視頻通話等，上行和下行鏈路頻譜使用的靈活性也變得更為重要。

為了提高靈活性和頻譜利用效率，時(shí)分雙工（TDD）技術(shù)的應(yīng)用正變得越來越普遍和重要。虹科手持式頻譜儀Spectrum Compact可以應(yīng)用于用于TDD相關(guān)應(yīng)用中，例如：

• 干擾和可用信道檢測(cè)
• 不同TDD信號(hào)間的相對(duì)功率觀測(cè)
• 信道帶寬確定
• TDD信號(hào)的交通強(qiáng)度調(diào)查（例如使用跳頻系統(tǒng)）
• 利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PtP）窄波束外天線尋找TDD信號(hào)源

頻分雙工（FDD）

FDD需要兩個(gè)單獨(dú)的通信信道，它們之間用防護(hù)頻帶隔開以最小化同信道干擾，中央信道頻率之間的間隔稱為雙工偏移或雙工移位，良好的濾波、雙工器和可能的屏蔽可以確保發(fā)射機(jī)不會(huì)使相鄰接收機(jī)失敏。FDD可以應(yīng)用于微波、毫米波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地面鏈路、LTE和4G系統(tǒng)的大多數(shù)頻段、5G移動(dòng)通信的一些頻段。

時(shí)分雙工（TDD）

TDD通過分配交替的時(shí)隙來進(jìn)行發(fā)送和接收操作，從而實(shí)現(xiàn)在單個(gè)頻帶中進(jìn)行發(fā)送和接收，要傳輸?shù)?a target="_blank">信息無論是語音、視頻還是數(shù)據(jù)，都是串行二進(jìn)制格式，每個(gè)時(shí)隙可以是1字節(jié)長，也可以是多字節(jié)的幀。

在一些TDD系統(tǒng)中，交替時(shí)隙具有相同的持續(xù)時(shí)間或具有相同的下載和上傳時(shí)隙，但TDD系統(tǒng)不必是50/50對(duì)稱的，通過更改持續(xù)時(shí)間，可以定制網(wǎng)絡(luò)性能以滿足不同的需求，并幫助提供最佳的體驗(yàn)，系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為非對(duì)稱（例如，通常為75/25或90/10）或基于信道狀況的可變比率。TDD可以應(yīng)用于包括WiFi、藍(lán)牙、LTE 4G和地面無線電鏈路的某些頻段，以及5G移動(dòng)通信的大多數(shù)頻段。

TDD頻譜掃描設(shè)置

為了提高靈活性和頻譜利用效率，時(shí)分雙工（TDD）技術(shù)的應(yīng)用正變得越來越普遍和重要。虹科手持式頻譜儀Spectrum Compact可以應(yīng)用于用于TDD相關(guān)應(yīng)用中。

時(shí)分雙工無線電系統(tǒng)在時(shí)域中傳輸物理頻率載波變化很快，為了能夠在虹科手持式頻譜分析儀Spectrum Compact的屏幕上顯示這種類型的信號(hào)，有必要相應(yīng)地進(jìn)行頻譜儀配置：

• 在主菜單中禁用“信號(hào)ID[Signal ID]”模式→工具和設(shè)置[TOOLS & SETTINGS]→設(shè)置 [SETTINGS]；
• 在主菜單中選擇“自動(dòng)[AUTO]”模式→ RBW和VBW[RBW&VBW]，這將為選定范圍自動(dòng)設(shè)置最佳設(shè)置；
• 要確保最快的掃描速度，需使用最窄的跨度設(shè)置，該設(shè)置仍允許查看信號(hào)的整個(gè)帶寬，可以在主菜單中設(shè)置范圍→范圍菜單[SPAN menu]；
• 由于TDD信號(hào)（例如OFDM調(diào)制載波）的載頻跳變特性，有必要隨時(shí)間累積多個(gè)頻譜掃描，可以在主菜單中使用“最大保持[MAX HOLD]”、“最小/最大保持[MIN/MAX HOLD]”或“累積[CUMULATIVE]”→“跟蹤[TRACE]”菜單；
• 也可以在主菜單中嘗試各種探波器設(shè)置→“跟蹤[TRACE]”，探測(cè)器最大值設(shè)置可能允許更好地注意TDD信號(hào)；注意：對(duì)于頻率范圍為56-87GHz的設(shè)備，設(shè)置在主菜單中→工具和設(shè)置 [TOOLS & SETTINGS]→探測(cè)器[DETECTOR]
• 在主菜單中可選→“電平[LEVEL]"，如果信號(hào)略高于噪聲電平或使設(shè)備過載，則使用低噪聲放大器開/關(guān)[LNA on/off]（低噪聲放大器）和ATT（衰減器）。請(qǐng)注意，LNA和ATT功能并不適用于所有虹科Spectrum Compact機(jī)型。

最大保持和最小/最大保持軌跡

藍(lán)色和綠色的痕跡顯示自開始清掃以來檢測(cè)到的最高和最低水平。在每次掃描期間，僅更新具有最高或最低功率電平的頻率點(diǎn)。反復(fù)點(diǎn)擊最小/最大保持按鈕[MIN/MAX HOLD]可重置最小/最大保持[MIN/MAX HOLD]軌跡。網(wǎng)格下方的藍(lán)色計(jì)數(shù)器顯示自最新最小/最大保持[MIN/MAX HOLD]模式開始以來的掃描次數(shù)。

累積軌跡

以綠色顯示自掃描開始以來所有先前掃描的每個(gè)頻率的功率電平。在每次掃描期間，僅更新以前未保存級(jí)別的頻點(diǎn)。

記錄時(shí)間繪圖模式*

此功能允許在一段時(shí)間內(nèi)觀察信號(hào)的強(qiáng)度，它還記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，可用于以后的分析。記錄時(shí)間繪圖功能[ RECORD TIME PLOT]位于主菜單中→ “工具[ TOOLS]”→ “記錄時(shí)間圖[RECORD TIME PLOT]”。從這里，選擇“新記錄[NEW RECORD]”，它將根據(jù)顏色代碼顯示接收到的功率級(jí)別。請(qǐng)注意，在啟動(dòng)“新記錄[ NEW RECORD]”之前，必須選擇“正常[NORMAL]”跟蹤模式。

*記錄時(shí)間繪圖模式不適用于頻率范圍為56-87 GHz的設(shè)備。

使用示例

在接下來的兩幅圖中，顯示并詳細(xì)說明了利用TDD傳輸?shù)?GHz WiFi無線電設(shè)備的頻譜掃描，類似的方法可用于PtP無線電、5G移動(dòng)和使用TDD傳輸技術(shù)的其他應(yīng)用。請(qǐng)注意，在大多數(shù)情況下，通過將頻譜分析儀直接連接到無線電單元來觀察準(zhǔn)確的TDD信號(hào)是不可能的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)TDD無線電只有在主-從（PtP）或接入點(diǎn)-客戶端（點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（PtMP））之間建立鏈路時(shí)才開始在全信道帶寬和頻率范圍內(nèi)傳輸。

當(dāng)使用功率帶內(nèi)功能測(cè)量時(shí)，TDD信號(hào)的信道帶寬為80MHz，但是從視覺上可以看到4個(gè)單獨(dú)的20MHz信道，這意味著該發(fā)射機(jī)聚合了多個(gè)Wi-Fi信道。下圖顯示了與前面相同的情況，但記錄信號(hào)處于“記錄時(shí)間圖[RECORD TIME PLOT]”模式。“記錄時(shí)間圖[RECORD TIME PLOT]”模式允許在時(shí)域中更精確地觀察傳輸何時(shí)更活躍以及何時(shí)處于接收模式。

在許多5G網(wǎng)絡(luò)中通常會(huì)選擇使用TDD信號(hào)，虹科Spectrum Compact這種堅(jiān)固耐用的便攜式設(shè)備可以對(duì)使用TDD、FDD、Wi-Fi、藍(lán)牙、4G LTE和5G等技術(shù)進(jìn)行物理層測(cè)試，其手持工具與直觀的圖形用戶界面，能夠快速評(píng)估無線電頻譜，并提出有效地解決方案。

配件選擇

虹科提供多款天線配套使用，其中，可搭配使用的虹科手持對(duì)數(shù)周期天線HK-065080具有650MHz-8GHz的超寬頻率范圍，適用于任何測(cè)量接收機(jī)或頻譜分析儀。天線底部采用標(biāo)準(zhǔn)的1/4英寸螺母安裝接口，可隨意裝配各種支架，搭配手持支架可以手持使用，它尺寸小，重量輕，非常適合戶外測(cè)試。

規(guī)格參數(shù)：

• 頻率范圍：650MHz-8GHz
• 增益：13.7dBi（Max），8.27dBi（Avg）
• 校準(zhǔn)點(diǎn)：108（50MHz步進(jìn)）
• 駐波比：<1：2.5
• 標(biāo)準(zhǔn)阻抗：50Ω
• 重量：375g（單天線）
• 尺寸（L/W/D）：293x209x27mm

虹科HK-020080手持定向天線套裝包含四個(gè)不同頻段的天線和一個(gè)內(nèi)置低噪聲放大器的手柄，天線可隨意與手柄快速轉(zhuǎn)換使用，通過轉(zhuǎn)換方向，即可實(shí)現(xiàn)垂直或水平極化方向信號(hào)的測(cè)試；單個(gè)天線也可以直接通過N型母頭連接設(shè)備使用。手柄內(nèi)置有高增益低噪聲帶通放大器，可通過開關(guān)切換打開或關(guān)閉，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度和電磁環(huán)境靈活切換；外接有SMA公頭高品質(zhì)射頻連接線，可直接連接便攜式頻譜儀使用；手柄內(nèi)置電池，可連續(xù)工作時(shí)長大于4小時(shí)，非常方便外攜。

規(guī)格參數(shù)：

• 頻率范圍：200MHz – 8GHz
• 增益：5dB (典型值)
• 駐波比：<1:2.5 (典型值)
• 低噪聲放大器增益：10dBi(典型值)
• 連接器：50Ω/N型母頭
• 手柄連接線：1.5m/SMA公頭
• 尺寸：550x420x245mm