時(shí)分雙工（TDD）是種雙工通信，上行鏈路和下行鏈路的傳輸共享一個(gè)頻段 ，由快速交換的時(shí)隱組織。與之相對(duì)的是頻分雙工（FDD） ， 它使用兩個(gè)獨(dú)立的通道進(jìn)行上行和下行傳輸。兩者之間需要有足夠的頻率間隔以避免發(fā)射器和接收器之間的干擾。

　　雖然FDD被廣泛使用，但它比TDD需要更多的頻譜，包含一部分不可用的頻譜以實(shí)現(xiàn)充分的信道分隔。并且必須遵守預(yù)先確定的上行下行網(wǎng)絡(luò)資源的分配。由于這些因素， TDD正在成為5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個(gè)更有利的選擇 。特別是在高毫米波頻率。TDD為頻譜管理帶來了效率，并能容納不對(duì)稱的流量，在密集的5G網(wǎng)絡(luò)部署中實(shí)現(xiàn)高頻段頻率的動(dòng)態(tài)帶競(jìng)分配。

　　成功的TDD實(shí)施需要卓越的同步和快速、高效和精確的開關(guān)元件一通常在微秒或納秒范圍 內(nèi)運(yùn)行。以避免延遲和時(shí)間重查。隨姜應(yīng)用頻率的提高，這些時(shí)間要求變得更加嚴(yán)格。

　　高頻時(shí)的開關(guān)速度

　　在5G TDD系統(tǒng)中，每個(gè)幀有一一個(gè)固定的10ms持續(xù)時(shí)間，并被分為固定的1ms子幀。再進(jìn)一步細(xì)分，每個(gè)子幀被分成不同的時(shí)隙，包含一個(gè)循環(huán)前綴和幾個(gè)正交頻分復(fù)用 （OFDM）符號(hào)。TDDOFDM符號(hào)的分類包括上行鏈路、下行鏈路和可被分配為上行或下行鏈路的靈活符號(hào)。特殊的防護(hù)期被用來防止干擾。防護(hù)期需要有足夠的時(shí)間來適應(yīng)接收下行鏈路數(shù)據(jù)和切換到上行鏈路。

　　時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間和每幀的時(shí)隙數(shù)星是可變的。通常，在較高的毫米波頻率時(shí)。子載波間距會(huì)隨著時(shí)隙的縮短而擴(kuò)大。為了說明這一點(diǎn)，圖1顯示了一個(gè)15kHz的子幀，其中只包含一個(gè)時(shí)隙， 占用了整個(gè)1ms。提高到60kHz的子載波間隔后，每個(gè)時(shí)隙的時(shí)間減少到0 25ms ，而240kHz的子載波間隔甚至進(jìn)-步減少到0.0625ms.作為參考。 FR1頻率使用15、30和60kHz的子載波間隔，而更高的FR2頻率使用60、120和240kHz的子 載波間隔。因此?？s短時(shí)隙的長(zhǎng)度也壓縮了OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度，它可以達(dá)到亞微秒的時(shí)間范圍。

　　圖1 10ms 5G TDD無線電幀的1ms子幀和子載波間距為15.60和240kHz時(shí)的子幀的時(shí)障配置

　　由于上下行鏈路切換發(fā)生在符號(hào)層面，負(fù)責(zé)在上行和下行鏈路之間快速切換的組件必須以適當(dāng)?shù)乃俣冗\(yùn)行，特別是在高頻應(yīng)用中。

　　開關(guān)速度是由開/關(guān)狀態(tài)或關(guān)開狀態(tài)之間經(jīng)過的時(shí)間間隔來定義的，定義開關(guān)速度的關(guān)鍵參數(shù)是上升時(shí)間和下降時(shí)間。按照EEE的定義。上升時(shí)間是指信號(hào)幅壹從10%變化到90%所需的時(shí)間。即從近就的第一-次交叉到遠(yuǎn)端的第一次交叉的時(shí)間間隔。同祥，下降時(shí)間是指信號(hào)幅度從90%變化到10%所需的時(shí)間，即從遠(yuǎn)端線的最后- -次交叉到近端線的最后一次交叉的時(shí)間間隔。

　　由于上升時(shí)間是量化開關(guān)速度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)， TDD開關(guān)需要具有特殊上升時(shí)間能力的測(cè)試設(shè)備來進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治??；?a target="_blank">二極管的峰值功率傳感器在平滑電容上使用低阻抗負(fù)載。因此當(dāng)射頻振幅下降時(shí)，它們可以快速放電。再加上一個(gè)小的平滑電容，射頻峰值功率傳感器可以達(dá)到一個(gè)非?？斓纳仙龝r(shí)間。領(lǐng)先的功率測(cè)量?jī)x器具有3納秒的上升時(shí)間，能夠可靠地捕獲5G TDD開關(guān)元件。有趣的是，具有這些快速上升時(shí)間的傳感器還具有195MHz的視頻帶寬，可容納單個(gè)5G通道的100MHz帶在通信系統(tǒng)中，從90%到信號(hào)穩(wěn)態(tài)最大電平之間的間隔，即所調(diào)的穩(wěn)定時(shí)間。

　　對(duì)于正確理解-個(gè)元件的開關(guān)速度以咸少誤差同樣重要。信號(hào)的峰值性能可以是信號(hào)幅度的100% ，但有些人甚至認(rèn)為某個(gè)閾值，如從信號(hào)的最大值開始《0.1dB ，就足以說明它已經(jīng)穩(wěn)定下來了（圖2）。這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)間幀仍然表示-個(gè)不可用的數(shù)據(jù)區(qū)域，并且可以在上升時(shí)間的數(shù)字上塔加寶貴的微秒，這更接近于這些組件必須提供的精確TDD開關(guān)時(shí)間規(guī)格。

　　圖2脈沖穩(wěn)定時(shí)間，定義為信號(hào)從最大值的90%達(dá)到《0.1dB的時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間是上升時(shí)間+穩(wěn)定時(shí)間。

　　如果不注意信號(hào)的穩(wěn)定時(shí)間，數(shù)據(jù)的領(lǐng)先部分就會(huì)出現(xiàn)干擾。作為質(zhì)量控制的指標(biāo)，塊錯(cuò)誤率（ BLER ）是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)塊與傳輸?shù)目倝K之間的比率。由穩(wěn)定時(shí)間引l起的無效數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致高BLER.這往往需要重傳，最終降低網(wǎng)絡(luò)性能。測(cè)試儀器輔以供應(yīng)商提供的或客戶開發(fā)的功率測(cè)雖軟件，可以幫助確定開關(guān)元件的準(zhǔn)確穩(wěn)定時(shí)間。例如，軟件工具可以使用戶沿著波形放置垂直和水平標(biāo)記。然后，工程師可以很容易地定義信號(hào)的準(zhǔn)確穩(wěn)定時(shí)間窗口，以以大限度地提高數(shù)據(jù)傳輸。

　　傳播延遲和波形異常

　　理想情況下。TDD開關(guān)在發(fā)射、接收操作之間迅速轉(zhuǎn)換，而不會(huì)有數(shù)據(jù)損失。然而，-些開關(guān)，特別是那些從功率放大器（PA）到低躁聲放大器（LNA）的交替，可能會(huì)由于一些因素而出現(xiàn)傳播延遲，包括過長(zhǎng)的電纜電路板、不當(dāng)?shù)臅r(shí)間調(diào)整或軟件命令。

　　傳播延遲是指信號(hào)從發(fā)送方，通過所有必要的電路和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，到達(dá)接收設(shè)備的往返時(shí)間間隔。即使傳播延遲等因素在TDD時(shí)間上有最輕微的差異，也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。如上下行鏈路的重疊干擾和網(wǎng)絡(luò)性能的惡化（圖3）。此外。傳福延遲的影響在更高的毫米波頻率下會(huì)變得更加復(fù)雜，開關(guān)時(shí)間閆隔被壓縮。時(shí)間精度和開關(guān)性能的任何退化都變得至關(guān)重要。

　　圖3正常與傾斜的時(shí)序，造成發(fā)送（黃色）和接收（藍(lán)色）重疊。

　　延遲也會(huì)造成從PA到LNA的滲漏，導(dǎo)致不需要的信號(hào)現(xiàn)象。如過沖。當(dāng)信號(hào)超過其最高振幅時(shí)就會(huì)發(fā)生，并且通常會(huì)出現(xiàn)振鈴假象，直到信號(hào)達(dá)到其穩(wěn)定的最終值。雖然過沖超過了信號(hào)的目標(biāo)。但當(dāng)數(shù)值低于設(shè)定的最低值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一種類似的效果，即欠沖現(xiàn)象。為了保持高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。設(shè)計(jì)者必須有能力捕捉和量化TDD電路中任何延遲或不需要的信號(hào)現(xiàn)象。

　　功率傳感器是關(guān)鍵的測(cè)試和測(cè)量工具，用于測(cè)星傳律延遲和捕捉任何信號(hào)失真。在測(cè)試裝置中分析系統(tǒng)性能時(shí)，配套軟件中的測(cè)雖標(biāo)記可以準(zhǔn)確地指出輸入和輸出信號(hào)之間的延遲。頂級(jí)傳感器采用高效和強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，消除了采集和測(cè)雖延遲的間隙，以獲得閃電般的性能?？斓臏y(cè)雖速度（例如每秒10萬次測(cè)量）是通過幾乎同時(shí)采集和處理波形樣本而不是事行的方式實(shí)現(xiàn)的，這避免了計(jì)算開銷緩中區(qū)大小的限制和停止信號(hào)采集的需要。

　　作為比較，標(biāo)準(zhǔn)的處理技術(shù)捕獲波形樣本（通常在亞1秒的時(shí)間間隔內(nèi)） ， 然后停止采集，進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)處理和傳輸。信號(hào)干擾失真和其他重要事件可能在這些采集間隙中發(fā)生，這就突出了使用能夠減少采集和處理測(cè)顯樣本的總周期時(shí)間的傳感器的重要性。當(dāng)與兼容的軟件相結(jié)合時(shí)，工程師可以實(shí)現(xiàn)TDD信號(hào)的實(shí)時(shí)、無間隙采集，以驗(yàn)證開關(guān)性能并揭示通信路徑上的任何異常事件。

　　同步的多通道測(cè)量

　　單個(gè)發(fā)射器和接收器的情況提供了-個(gè)簡(jiǎn)單的TDD概述。但在更復(fù)雜的情況下。有各種信號(hào)同時(shí)從多個(gè)天線發(fā)出，如MIMO。在這種情況下，關(guān)鍵問題出現(xiàn)了：天線是否在同一時(shí)間切換？時(shí)間差是多少？監(jiān)測(cè)更復(fù)雜系統(tǒng)的一種方法是使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA） ; 然而，這種測(cè)試儀器的價(jià)格很高。

　　在測(cè)試裝置中具有同步能力的傳感器為VNA提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)的替代方案，同時(shí)還提供了一種監(jiān)測(cè)眾多TDD信號(hào)的定時(shí)、完整性和累積延遲的方法。通過使用在多個(gè)同步或異步通道上共享一個(gè)共同時(shí)基的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間對(duì)齊的測(cè)量。通過這種技術(shù)，共享時(shí)基通過電纜連接分布在每個(gè)傳感器的多功能輸入輸出端口之間。

　　由于開關(guān)元件可能經(jīng)歷非常小的時(shí)間偏移，測(cè)試儀器的時(shí)間分辨能力是很重要的，特別是當(dāng)試圖處理TDD開關(guān)之間1到2ns的時(shí)間差異。具有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間分辨率的傳統(tǒng)儀器很容易錯(cuò)過TDD信號(hào)之間的重要細(xì)微差別。目前。功率測(cè)量?jī)x器中最好的時(shí)間分辨率是100ps。這不僅能確保捕獲有意義的TDD波形數(shù)據(jù)，還能提高觸發(fā)穩(wěn)定性。

　　雖然與VNA相比，提供司步多通道TDD測(cè)量的前沿傳感器將測(cè)試成本降到最低，但-些傳感器還提供了一個(gè)額外的優(yōu)勢(shì)，即在TDD傳輸測(cè)試期間使用客戶的實(shí)際信號(hào)。提供-個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)優(yōu)化方法，客戶可以在他們的信號(hào)通過TDD開關(guān)時(shí)準(zhǔn)確地指出延遲和必要的修正，其中許多是嵌入在射頻卡的硬件中。然后可以用軟件調(diào)整來微調(diào)和優(yōu)化性能。

　　5G TD網(wǎng)絡(luò)的高級(jí)測(cè)試解決方案

　　計(jì)時(shí)和開關(guān)性能在5G TDD網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中至關(guān)重要，特別是在更言的毫米波頻率下。先進(jìn)的測(cè)試解決方案可以測(cè)星5G TDD通信路徑上各點(diǎn)的任何延遲，捕捉信號(hào)現(xiàn)象，如欠沖過沖，捕捉開關(guān)啟動(dòng)的時(shí)間差，并幫助進(jìn)行多信號(hào)通道測(cè)量。這些測(cè)試解決方案由關(guān)鍵的傳感器功能實(shí)現(xiàn)，如快速上升時(shí)間（3ns）。高測(cè)雖速度（每秒10萬次測(cè)室）。寬視頻帶寬（ 195MHz）。測(cè)試設(shè)置同步和極高的時(shí)間分辨率（ 100ps）。通過選擇-流的測(cè)試設(shè)備，如Boonton RTP5000實(shí)時(shí)射頻峰值功率傳感器。工程師可以充分利用5G TDD通信系統(tǒng)的容量和要信優(yōu)勢(shì)。