신호 및 스펙트럼 분석기의 최적화를 통해 극도로 엄격한 EVM 요구사항까지 대비하십시오
I/Q 노이즈 캔슬링으로 신호 및 스펙트럼 분석기의 EVM 성능을 크게 개선하는 방법
목표
새롭게 개발되는 이동통신 표준 및 무선 데이터 통신 표준들의 신호 대역폭과 변조 차수 요구사항은 계속 증가하고 있습니다. 이러한 추세는 (DUT) 및 테스트 장비의 EVM 성능 요구사항에 직접 영향을 미칩니다. 예를 들어 IEEE 802.11be 표준의 최신 버전은 최대 대역폭을 160 MHz에서 320 MHz로 두 배 넓혔으며 최대 4096QAM 변조를 사용합니다. 결과적으로 이 표준은 4096QAM 변조 사용 시 EVM 한도를 –38 dB로 설정하며, 이것은 기존의 Wi-Fi® 표준 대비 훨씬 엄격한 요구사항입니다. 이러한 EVM 한도는 시스템 수준에서 적용되어야 하기 때문에, 구성요소 수준에서는 이보다 훨씬 더 엄격한 수준의 EVM 성능이 요구됩니다. 따라서 Wi-Fi® 증폭기 및 칩 제조업체는 잔존 EVM이 –53 dB ~ –55 dB인 신호 및 스펙트럼 분석기를 사용해야만 충분한 여유로 신뢰할 수 있는 구성요소 특성분석을 보장할 수 있습니다.
또한, 자유 공간 경로 손실이 높아 일반적으로 신호 수준이 매우 낮은 5G OTA 테스트 시나리오에서도 EVM 성능 요구사항이 더욱 엄격해지고 있습니다. 신호 및 스펙트럼 분석기의 EVM 성능은 이러한 종류의 신호 레벨을 처리할 수 있을 만큼 충분해야 합니다.
R&S®FSW Signal and Spectrum Analyzer와 같이 우수한 RF 성능을 탑재한 하이엔드 기기도 이러한 요구사항에 대응하는 것은 난제입니다. EVM 성능 향상에 대한 요구가 더욱 커지고 있습니다.
로데슈바르즈 솔루션
입력에 레퍼런스 신호(sref)가 포함된 DUT(테스트 기기)의 경우 R&S®FSW에서 측정한 신호(smeas)에는 신호 경로부터 R&S®FSW 입력(외부 기여)까지 발생한 노이즈와 기기 자체의 노이즈가 포함됩니다.
그림 1: 측정 신호에 포함되는 노이즈
그림 1: 측정 신호에 포함되는 노이즈
이 Wideband 수신기 노이즈는 신호 및 스펙트럼 분석기의 잔존 EVM을 높이는 요인 중 하나로 대역폭이 커질수록 증가합니다. 이 노이즈를 제거하려면 R&S®FSW에 R&S®FSW-K575 I/Q Noise Cancellation 옵션을 추가할 수 있습니다. 이 소프트웨어 옵션은 다음과 같이 외부 노이즈(기기로 인해 발생하지 않은 노이즈)만 포함되도록 신호를 교정합니다.
목표
새롭게 개발되는 이동통신 표준 및 무선 데이터 통신 표준들의 신호 대역폭과 변조 차수 요구사항은 계속 증가하고 있습니다. 이러한 추세는 (DUT) 및 테스트 장비의 EVM 성능 요구사항에 직접 영향을 미칩니다. 예를 들어 IEEE 802.11be 표준의 최신 버전은 최대 대역폭을 160 MHz에서 320 MHz로 두 배 넓혔으며 최대 4096QAM 변조를 사용합니다. 결과적으로 이 표준은 4096QAM 변조 사용 시 EVM 한도를 –38 dB로 설정하며, 이것은 기존의 Wi-Fi® 표준 대비 훨씬 엄격한 요구사항입니다. 이러한 EVM 한도는 시스템 수준에서 적용되어야 하기 때문에, 구성요소 수준에서는 이보다 훨씬 더 엄격한 수준의 EVM 성능이 요구됩니다. 따라서 Wi-Fi® 증폭기 및 칩 제조업체는 잔존 EVM이 –53 dB ~ –55 dB인 신호 및 스펙트럼 분석기를 사용해야만 충분한 여유로 신뢰할 수 있는 구성요소 특성분석을 보장할 수 있습니다.
또한, 자유 공간 경로 손실이 높아 일반적으로 신호 수준이 매우 낮은 5G OTA 테스트 시나리오에서도 EVM 성능 요구사항이 더욱 엄격해지고 있습니다. 신호 및 스펙트럼 분석기의 EVM 성능은 이러한 종류의 신호 레벨을 처리할 수 있을 만큼 충분해야 합니다.
R&S®FSW Signal and Spectrum Analyzer와 같이 우수한 RF 성능을 탑재한 하이엔드 기기도 이러한 요구사항에 대응하는 것은 난제입니다. EVM 성능 향상에 대한 요구가 더욱 커지고 있습니다.
R&S®FSW-K575 I/Q Noise Cancellation 옵션을 탑재하면 다음과 같이 처리됩니다.
- 가장 먼저 단일 캡처 smeas를 수행합니다. 그림 1과 같이 여기에는 발생한 모든 노이즈가 포함됩니다.
로데슈바르즈 솔루션
입력에 레퍼런스 신호(sref)가 포함된 DUT(테스트 기기)의 경우 R&S®FSW에서 측정한 신호(smeas)에는 신호 경로부터 R&S®FSW 입력(외부 기여)까지 발생한 노이즈와 기기 자체의 노이즈가 포함됩니다.
- 반복 신호의 경우 복수의 캡처에서 측정된 신호를 평균화하여 전체 노이즈를 거의 완벽히, 즉, 이상적으로 제거할 수 있습니다(여기서 savg는 평균화 이후의 신호).
그림 1: 측정 신호에 포함되는 노이즈
그림 1: 측정 신호에 포함되는 노이즈
- 위의 방정식은 전체 노이즈(ntotal)를 가용 측정값에서 도출할 수 있음을 나타냅니다.
이 Wideband 수신기 노이즈는 신호 및 스펙트럼 분석기의 잔존 EVM을 높이는 요인 중 하나로 대역폭이 커질수록 증가합니다. 이 노이즈를 제거하려면 R&S®FSW에 R&S®FSW-K575 I/Q Noise Cancellation 옵션을 추가할 수 있습니다. 이 소프트웨어 옵션은 다음과 같이 외부 노이즈(기기로 인해 발생하지 않은 노이즈)만 포함되도록 신호를 교정합니다.
- 총 노이즈 출력(N총)은 ntotal에서 쉽게 계산할 수 있습니다. 뿐만 아니라 수신기 노이즈 출력(NRX)을 R&S®FSW 종단 입력에 대해 측정할 수 있습니다. 이 측정은 측정 셋업을 전혀 변경하지 않고 내부적으로 수행됩니다.
- 이제 Ntotal및 NRX가 확인되었으므로 외부 노이즈 대 총 노이즈 출력의 비를 확인할 수 있습니다.
R&S®FSW-K575 I/Q Noise Cancellation 옵션을 탑재하면 다음과 같이 처리됩니다.
- 가장 먼저 단일 캡처 smeas를 수행합니다. 그림 1과 같이 여기에는 발생한 모든 노이즈가 포함됩니다.
- 이를 기준으로 외부 노이즈(nexternal)는 다음과 같습니다.
- 반복 신호의 경우 복수의 캡처에서 측정된 신호를 평균화하여 전체 노이즈를 거의 완벽히, 즉, 이상적으로 제거할 수 있습니다(여기서 savg는 평균화 이후의 신호).
- 그런 다음 교정된 신호를 도출할 수 있습니다.
- 위의 방정식은 전체 노이즈(ntotal)를 가용 측정값에서 도출할 수 있음을 나타냅니다.
그림 2: I/Q 노이즈 캔슬링 절차. Wi-Fi®는 Wi-Fi Alliance®의 등록 상표입니다.
그림 2: I/Q 노이즈 캔슬링 절차. Wi-Fi®는 Wi-Fi Alliance®의 등록 상표입니다.
그림 3: 6.905 GHz(변조 차수 4096QAM)에서의 320 MHz IEEE 802.11be 신호에 대한 신호 출력의 잔존 EVM
그림 3: 6.905 GHz(변조 차수 4096QAM)에서의 320 MHz IEEE 802.11be 신호에 대한 신호 출력의 잔존 EVM
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측정 결과에 미치는 영향
R&S®FSW-K575 I/Q Noise Cancellation 옵션은 기기 자체의 Wideband 노이즈를 제거하여 특히 Wideband 노이즈가 EVM에 가장 큰 영향을 미치는 저입력 출력 레벨에 대해 R&S®FSW의 잔존 EVM을 크게 줄일 수 있습니다. 그림 3은 6.905 GHz에서 320 MHz IEEE 802.11be 신호에 대해 R&S®FSW가 잔존 EVM을 개선해주는 예를 보여줍니다.
위에 설명된 방식에서 R&S®FSW-K575는 원시 I/Q 데이터에 노이즈 캔슬링을 적용하고 교정된 신호를 여러 분석기 소프트웨어 애플리케이션에 공급합니다. 따라서 EVM뿐만 아니라 해당 애플리케이션에서 지원하는 모든 측정을 개선할 수 있습니다.
요약
R&S®FSW-K575 I/Q 노이즈 캔슬링 옵션을 사용하면 기기 하드웨어를 교체하지 않고도 간단한 소프트웨어 업그레이드만으로 R&S®FSW에서 가장 까다로운 EVM 성능 요구사항에 더욱 효과적으로 대응할 수 있습니다. 이 범용 옵션은 다른 측정 애플리케이션에도 사용하여 지원되는 모든 측정을 개선할 수 있습니다.
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