如何进行TDD信号分析？

宽带通信网络正在全球范围内迅速发展，在当今的互联社会中，我们需要使用手机、平板电脑和各种互联设备进行教育、远程医疗和流媒体等一切活动。那么什么是TDD传输，如何应用频谱分析仪来进行信号研究呢？

 

FDD与TDD传输的比较

    在当今的移动网络中，无论是LTE还是5G，因为通常用户下载的数据多于上传的数据量，所以用户设备和基站（上行链路）之间传输的数据量往往是不对称的，反之亦然（下行链路）。随着业务模式的变化，有更多的上行链路应用被广泛使用，如云存储、视频通话等，上行和下行链路频谱使用的灵活性也变得更为重要。

 

 

   为了提高灵活性和频谱利用效率，时分双工（TDD）技术的应用正变得越来越普遍和重要。虹科手持式频谱仪Spectrum Compact可以应用于用于TDD相关应用中，例如：

• 干扰和可用信道检测
• 不同TDD信号间的相对功率观测
• 信道带宽确定
• TDD信号的交通强度调查（例如使用跳频系统）
• 利用点对点（PtP）窄波束外天线寻找TDD信号源

 

频分双工（FDD）

    FDD需要两个单独的通信信道，它们之间用防护频带隔开以最小化同信道干扰，中央信道频率之间的间隔称为双工偏移或双工移位，良好的滤波、双工器和可能的屏蔽可以确保发射机不会使相邻接收机失敏。FDD可以应用于微波、毫米波点对点地面链路、LTE和4G系统的大多数频段、5G移动通信的一些频段。

 

 

时分双工（TDD）

    TDD通过分配交替的时隙来进行发送和接收操作，从而实现在单个频带中进行发送和接收，要传输的信息无论是语音、视频还是数据，都是串行二进制格式，每个时隙可以是1字节长，也可以是多字节的帧。

 

    在一些TDD系统中，交替时隙具有相同的持续时间或具有相同的下载和上传时隙，但TDD系统不必是50/50对称的，通过更改持续时间，可以定制网络性能以满足不同的需求，并帮助提供最佳的体验，系统可以设计为非对称（例如，通常为75/25或90/10）或基于信道状况的可变比率。TDD可以应用于包括WiFi、蓝牙、LTE 4G和地面无线电链路的某些频段，以及5G移动通信的大多数频段。

 

TDD频谱扫描设置

    为了提高灵活性和频谱利用效率，时分双工（TDD）技术的应用正变得越来越普遍和重要。虹科手持式频谱仪Spectrum Compact可以应用于用于TDD相关应用中。

 

 

   时分双工无线电系统在时域中传输物理频率载波变化很快，为了能够在虹科手持式频谱分析仪Spectrum Compact的屏幕上显示这种类型的信号，有必要相应地进行频谱仪配置：

• 在主菜单中禁用“信号ID[Signal ID]”模式→工具和设置[TOOLS & SETTINGS]→设置 [SETTINGS]；
• 在主菜单中选择“自动[AUTO]”模式→ RBW和VBW[RBW&VBW]，这将为选定范围自动设置最佳设置；
• 要确保最快的扫描速度，需使用最窄的跨度设置，该设置仍允许查看信号的整个带宽，可以在主菜单中设置范围→范围菜单[SPAN menu]；
• 由于TDD信号（例如OFDM调制载波）的载频跳变特性，有必要随时间累积多个频谱扫描，可以在主菜单中使用“最大保持[MAX HOLD]”、“最小/最大保持[MIN/MAX HOLD]”或“累积[CUMULATIVE]”→“跟踪[TRACE]”菜单；
• 也可以在主菜单中尝试各种探波器设置→“跟踪[TRACE]”，探测器最大值设置可能允许更好地注意TDD信号；注意：对于频率范围为56-87GHz的设备，设置在主菜单中→工具和设置 [TOOLS & SETTINGS]→探测器[DETECTOR]
• 在主菜单中可选→“电平[LEVEL]"，如果信号略高于噪声电平或使设备过载，则使用低噪声放大器开/关[LNA on/off]（低噪声放大器）和ATT（衰减器）。请注意，LNA和ATT功能并不适用于所有虹科Spectrum Compact机型。

 

最大保持和最小/最大保持轨迹

    蓝色和绿色的痕迹显示自开始清扫以来检测到的最高和最低水平。在每次扫描期间，仅更新具有最高或最低功率电平的频率点。反复点击最小/最大保持按钮[MIN/MAX HOLD]可重置最小/最大保持[MIN/MAX HOLD]轨迹。网格下方的蓝色计数器显示自最新最小/最大保持[MIN/MAX HOLD]模式开始以来的扫描次数。

 

累积轨迹

    以绿色显示自扫描开始以来所有先前扫描的每个频率的功率电平。在每次扫描期间，仅更新以前未保存级别的频点。

 

记录时间绘图模式*

    此功能允许在一段时间内观察信号的强度，它还记录测量数据，可用于以后的分析。记录时间绘图功能[ RECORD TIME PLOT]位于主菜单中→ “工具[ TOOLS]”→ “记录时间图[RECORD TIME PLOT]”。从这里，选择“新记录[NEW RECORD]”，它将根据颜色代码显示接收到的功率级别。请注意，在启动“新记录[ NEW RECORD]”之前，必须选择“正常[NORMAL]”跟踪模式。

*记录时间绘图模式不适用于频率范围为56-87 GHz的设备。

 

使用示例

    在接下来的两幅图中，显示并详细说明了利用TDD传输的5GHz WiFi无线电设备的频谱扫描，类似的方法可用于PtP无线电、5G移动和使用TDD传输技术的其他应用。请注意，在大多数情况下，通过将频谱分析仪直接连接到无线电单元来观察准确的TDD信号是不可能的，因为大多数TDD无线电只有在主-从（PtP）或接入点-客户端（点对多点（PtMP））之间建立链路时才开始在全信道带宽和频率范围内传输。

 

 

    当使用功率带内功能测量时，TDD信号的信道带宽为80MHz，但是从视觉上可以看到4个单独的20MHz信道，这意味着该发射机聚合了多个Wi-Fi信道。下图显示了与前面相同的情况，但记录信号处于“记录时间图[RECORD TIME PLOT]”模式。“记录时间图[RECORD TIME PLOT]”模式允许在时域中更精确地观察传输何时更活跃以及何时处于接收模式。

 

 

    在许多5G网络中通常会选择使用TDD信号，虹科Spectrum Compact这种坚固耐用的便携式设备可以对使用TDD、FDD、Wi-Fi、蓝牙、4G LTE和5G等技术进行物理层测试，其手持工具与直观的图形用户界面，能够快速评估无线电频谱，并提出有效地解决方案。

 

 

配件选择

    虹科提供多款天线配套使用，其中，可搭配使用的虹科手持对数周期天线HK-065080具有650MHz-8GHz的超宽频率范围，适用于任何测量接收机或频谱分析仪。天线底部采用标准的1/4英寸螺母安装接口，可随意装配各种支架，搭配手持支架可以手持使用，它尺寸小，重量轻，非常适合户外测试。

规格参数：

• 频率范围：650MHz-8GHz
• 增益：13.7dBi（Max），8.27dBi（Avg）
• 校准点：108（50MHz步进）
• 驻波比：<1：2.5
• 标准阻抗：50Ω
• 重量：375g（单天线）
• 尺寸（L/W/D）：293x209x27mm

 

    虹科HK-020080手持定向天线套装包含四个不同频段的天线和一个内置低噪声放大器的手柄，天线可随意与手柄快速转换使用，通过转换方向，即可实现垂直或水平极化方向信号的测试；单个天线也可以直接通过N型母头连接设备使用。手柄内置有高增益低噪声带通放大器，可通过开关切换打开或关闭，根据现场信号强度和电磁环境灵活切换；外接有SMA公头高品质射频连接线，可直接连接便携式频谱仪使用；手柄内置电池，可连续工作时长大于4小时，非常方便外携。

 

 

规格参数：

• 频率范围：200MHz – 8GHz
• 增益：5dB (典型值)
• 驻波比：<1:2.5 (典型值)
• 低噪声放大器增益：10dBi(典型值)
• 连接器：50Ω/N型母头
• 手柄连接线：1.5m/SMA公头
• 尺寸：550x420x245mm