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5G終端電磁兼容測試問題的解決

時間:2020-09-03 來源:未知 本文字數:3649字
作者:張鵬 單位:中檢集團南方測試股份有限公司

  摘要:5G通信技術給客戶帶來方便的同時,也產生了一些問題,比如電磁兼容就是其中一個亟待解決的問題,如果不能正確處置該問題,則會對終端設備的正常使用造成影響,同時,也對終端設備的安全造成不利影響。電磁兼容測試工作可以有效解決這樣的難題,使5G終端順利使用,助力電磁環境的創造,使5G通信獲得更大的發展空間。

  關鍵詞:5G通信; 電磁兼容測試; 通信技術; 無人駕駛;

  目錄

  15G終端的電磁兼容問題………………………………………………………………1

  25G終端電磁兼容測試的重要性………………………………………………………………2

  35G終端電磁兼容標準………………………………………………………………3

  45G終端電磁兼容測試………………………………………………………………4

  4.1 5G終端FR1部分的電磁兼容測試………………………………………………………………5

  4.2 5G終端FR2部分的電磁兼容測試………………………………………………………………6

  5結論………………………………………………………………7

  參考文獻………………………………………………………………8

  中國移動通信開展已經有近40年的時間,電磁兼容測試一直貫穿這項工作當中。目前該項事業發展迅速,并正在不斷上升。在前期的通信技術基礎之上,中國的第五代移動通信(5G)技術目前處于全球領先地位。5G通信優勢較大,能夠實現高速通信,可靠性較高、應用范圍廣,這些優勢也是5G通信的主要特征。與此同時,也出現了電磁兼容問題,在一定程度上降低了終端設備的性能,影響了運行效果。

  1 5G終端的電磁兼容問題

  5G通信是在4G基礎上發展起來的,通信速度快,這不僅僅依賴于通信技術的提高,還要依靠帶寬的增加。引進新頻譜也使得5G通信的速度提升了很多。新頻譜使得電磁穩態面臨新問題,場景更加復雜,可能對其他電子設備產生影響,導致設備無法達到最佳運行效果。

  大量物聯網的引入是5G通信特性之一。這樣的方式能夠改變大眾的生活模式,但引入物聯網會造成各頻率間的相互影響。另外,大量的設備及其配套設施都會發生輻射,使得各設備之間產生影響,存在一定的風險。

  高可靠性和低延時性也是5G通信的主要特性,其在實際生活中也已經得到應用,比如無人駕駛技術、商店智能化操作都是它的應用[1].但是,這樣的技術也有電磁兼容的問題。要想應用這樣的技術,則設備的抵抗干擾能力一定得非常強大。如果設備的抗干擾能力達不到標準,則會產生嚴重的后果,這是無法提前估計的。電磁兼容測試就是對應用的終端設備實施檢測,檢測的主要目的就是檢查電磁兼容中存在的問題,并尋找最適合的解決方法。

  電磁兼容會產生一定的風險。比如在無人駕駛或遠程駕駛中,一旦出現嚴重的電磁兼容問題,則所造成的結果不堪設想。無人駕駛出現問題也是真實存在的,隨著信息技術的提升,人們對無人駕駛也更加期待,但在無人駕駛中,如果乘坐人員產生的靜電通過某種方式耦合在車身上,則通信功能可能會受到一定的影響,即使很短暫的信號失靈,也對高速行駛的汽車是極其危險的。而假如已經做過干擾測試,并且很好地處理了抗干擾問題,則就可以規避干擾問題。

  2 5G終端電磁兼容測試的重要性

  電磁兼容是保障設備可以運轉的重要性能。比如,在手機的問題處理上,最初都會進行電磁兼容測試,然后再進一步查找其他原因,可見電磁兼容問題的重要性。全球有多個國家都在發展5G通信,這需要有強大的技術作為支撐,同時也是拓展經濟的一種方式[2].5G通信影響面非常廣,它可以推動更多領域的同步發展。電磁兼容就是其中重要發展內容之一。在5G通信的組成中,終端設備占據了很大的比例,遠遠超過其他基站和設備。但獲得發展的同時,由于終端產品種類較多,情況復雜,使得電磁兼容問題凸顯。研究解決這樣的問題不完全是為了提高其兼容性,更重要的是穩定電磁環境,使二者能夠彼此適應,友好發展。因此,5G通信的健康發展不能脫離電磁兼容方面的幫助。

  3 5G終端電磁兼容標準

  從過去終端電磁兼容數據看,一般選擇的都是符合標準的配套設施。當前,全球使用的標準有很多,包括歐洲標準組織(ETSI)和3GPP組織標準,當然中國也設定了通信標準協會(CCSA)。對于終端產品的測定,國外一般參照使用的都是無線設備收發的標準。在進行測定工作時,以通信指標作為設備的實際工作情況、性能數據的判定依據。所以,電磁標準要在終端設備的收發標準確定后確定。國內標準的制訂是領先于全球的,本文主要以國內標準作為主要研究對象,對5G終端電磁兼容測試加以解析。

  ETSI于2019年初對5G終端頻譜標準進行了試版,結果不盡人意,但是這一草稿為電磁兼容終端設備標準提供參考。因此,等5G無線協調標準出現,才使得終端電磁兼容標準有了可參考的依據。ETSI通過對3G與4G的相應標準進行合成,且ETSI很有可能會繼續完成測試的具體步驟等,而不僅僅只是在終端設備上進行唯一的標準設定。

  3 GPP在2017年年末對版本5GNR進行了標準封凍,而與5G終端電磁兼容標準關聯性最強的就是TS38.101系列標準,主要有TS 38.101-1、TS 38.101-2、TS 38.101-3、TS38.101-4.其全都是用戶設備進行無線傳收的規范。這一系列標準把5G頻段分成2個部分:FR1部分和FR2部分,其中,前一部分已經大體結束,并對各項參數進行了設置,但FR2部分的毫米波段頻完成量非常少。

  CCSA采用的終端電磁兼容標準為YD/T 2583.18,其在2018年進行了第一版試稿,且在2019-03對意見稿進行了意見征集,并且在2019-12-24正式實施。FR1部分變化不大,只是輻射雜散值有所改變。而FR2部分有可能尚存爭議,還在研究當中。

  4 5G終端電磁兼容測試

  當前,5G終端電磁兼容標準的編制方面中國領先于其他國家。本文主要采用標準YD/T2583.18作為研究參考,對中國的5G終端電磁兼容測試進行了分析。

  4.1 5G終端FR1部分的電磁兼容測試

  在5G終端FR1部分中,除去一些雜亂限制的較小改變以外,電磁兼容測試發生改變的情況很少。比如測試場景、方式、檢測設施等并沒有多大變化。其中,變化最為明顯的當屬終端設備的運行情況,而這個運行情況必須要符合標準TS 38.101中的具體要求[3].另外,還需要進行綜合考量,結合電磁兼容測試所需進行判定。通常電磁兼容的測試有兩種,包括騷擾和抗騷擾。兩類測試的參照物不相同,因此在測試中工作情況也是不一致的。要以以往的測試作為參照,對FR1部分的測試情況進行預估。

  FR1部分騷擾測試中,5G終端電磁兼容測試時工作情況為:選定頻率,根據中國國情結合TS 38.101,最終選定工作頻段。選定之后,將會被自動確認為中心頻率,即終端的頻段被定下來。被測設備在典型狀態下進行測試,要盡量趨近現實情況。在具體測試中會分為兩種狀態,包含工作模式與不工作模式,二者皆需測試。測定的發射功率為整個過程中取最高頻。最大騷擾值可以依據以往測試經驗和數據進行綜合分析,同等條件下RB為1時騷擾值為最大。帶寬要分區段逐段測試,包括帶寬的最高值、最低值及中間值。

  FR1部分的抗擾測試中,與以上測試狀況大致相同。主要的不同之處在于不需要出現最大騷擾值。要對抗擾性進行檢測,就要使設備的靈活性達到最高。例如,在寬帶增加中,終端設備的帶寬和速度應處于最大值,這樣才能測定5G終端高速狀態下抗干擾情況。在不同的應用當中,工作的情況也是不一樣的。有的版本對應的就是增加移動寬帶業務,有的版本需要高可靠性。因此,針對不同的需求,要對RB進行合理設定。

  4.2 5G終端FR2部分的電磁兼容測試

  FR2部分的電磁兼容測試還在編制的過程當中,很多情形還無法確定,而且未獲得相關證照。所以,FR2部分電磁兼容測試還未得到可依靠的數據,只能通過以往的數據對此進行展望,雖然測試項目未產生改變,然而,在別的方面卻并不能保障不變化。

  FR2部分的騷擾測試中,其測試方式和限值與FR1部分大體相同。就當前狀態而言,輔助設施的頻段應較低,一般應小于FR1最大頻段。因此,測試結果基本會與FR1部分大致相同。騷擾類測試產生改變的只有輻射雜散,一般在毫米波段產生較大的改變,測試場所、距離、方式、限值等將產生改變。當前,能夠肯定的就是限制變化從ERP轉為TRP,因此,與之匹配的數據也發生了改變,限制也要依據現實情況對測試頻段進行重新選定[4].即使當前還未對5G終端FR2的雜散狀況實施檢測,仍然能夠參考現存的與之頻段接近的終端設備限值。

  FR2部分的抗擾測試中,抗擾測試主要是運用空間耦合進行信號的收集,但是通信頻率的改變對結果不會產生較大改變,因此測試結果也不會改變太多。射頻場對于抗擾度的傳輸主要是運用耦合現象對信號進行搜集,頻段對此會產生一些影響,當前對抗擾度的標準還沒有修訂完畢,因此標準也沒有發生變化,測試結果也不會有所改變。標準的制訂機構也在積極地進行測試,而接下來抗擾度測試的結果如何還是個未知數,需進一步研究。

  5 結論

  5G通信技術得到了廣泛的發展空間,全球也在積極發展5G通信技術,它的應用場景運用范圍較廣,美國、歐盟、中國都在致力于它的進一步發展,這對于電磁兼容領域來說也是一個重要的發展契機。電磁兼容問題對于5G通信技術的發展起著至關重要的作用。電磁兼容和5G通信技術只有協調發展,創造穩定的電磁環境,才能促進5G通信技術走得更遠。

  參考文獻
  [1]顧源源。基于5G大規模陣列天線的傳輸協議[D].南京:南京郵電大學,2018.
  [2]譚海峰。面向5G典型候選頻段的兼容性分析與頻譜高效利用技術研究[D].北京:北京郵電大學,2019.
  [3]漆一宏。面向5G的無線通信終端空中接口性能測試[J].安全與電磁兼容,2017(1):9,51.
  [4]趙志遠。5G在毫米波段對衛星固定業務干擾仿真平臺搭建及共存研究[D].北京:北京郵電大學,2019.

  原文出處:張鵬.淺析5G終端電磁兼容測試[J].科技與創新,2020(16):99-100.
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