技术洞察 | 如果有一天,你的5G手机信号卡成慢动作,那是因为……

2023-02-06 19:05:18, 广电计量 广州广电计量检测股份有限公司


“5G是以高速率、低时延和海量接入为目标的第5代移动通信的简称。为了实现高速率、低时延和海量接入的功能,5G通信设备需要遵循一定规则,而无线射频(RF)测试是众多规则的基础。”

——广电计量电磁兼容通信技术副总工蓝海昌

不远的未来,5G将渗透进我们生活的方方面面。试想一下,某天早晨伴随着一阵清脆的闹铃声,大家从睡梦中醒来,温暖柔和的阳光洒向卧室里,以为今天又是可以享受“智能化”的一天,但现实往往存在落差……

一天,小顾打车前往公司并在车上进行一场商务视频会议。那时候,5G车路协同和无人驾驶技术已日趋成熟。本来5G网络的低时延、大带宽特征可以让视频会议画面非常清晰流畅,但不知为何,小顾的5G手机画面信息时有时无,声音也只有“吱吱”的噪声,与远在千里之外的客户的一场重要沟通无奈被迫中止。发生这种问题的原因很可能是:

答案

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5G手机没有做好无线射频测试,

信号容易受到干扰

我国5G产业规模日益扩大。数据显示,截至2020年底,全国已建设开通5G基站超过70万个,5G终端连接数已超过2亿。5G终端产品众多,包括手机、CPE、模组、行车记录仪、汽车Tbox等等,它们是5G通信的重要组成部分。

在物联网时代背景下,通信环境复杂,5G终端产品如何保持优良的信号性能?本期“技术洞察”栏目邀请到广电计量电磁兼容技术专家蓝海昌,和我们一起探索5G时代终端设备的射频测试问题。

本期嘉宾

蓝海昌

广电计量电磁兼容通信技术副总工

中级工程师,从事电磁兼容测试方法研究、电磁环境检测及电磁兼容检测工作14年;WAPI联盟专家委员,参与了多个检测平台项目的建设工作,对多媒体产品、信息技术设备,通信设备,医疗设备,轨道交通设备,无线射频产品,家用电器,灯具等产品电磁兼容检测有较深的研究。

射频(RF)是Radio Frequency的缩写,表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300kHz~300GHz之间。射频测试,主要是针对使用特定的频率进行信号传输的产品的测试,测试的项目包括发射功率,占用带宽,频率误差等项目,同时还包括TIS和TPR。TRP(Total Radiated Power)通过对整个辐射球面的发射功率进行积分并取平均得到,它反映手机整机的发射功率;TIS(Total Isotropic Sensitivity)反映在整个辐射球面手机接收灵敏度指标的情况,它反映了手机整机的接收灵敏度。

无线产品在国内销售,需要满足SRRC型号核准的要求,主要标准有GB/T22450.1/YD/T 2576.2/YD/T 2583系列等;销往欧洲,需要满足RED指令的要求,常见的标准有EN 300 328/EN 300 220/EN 300 440/EN 301 908/EN 301 511/ETSI TS 138 521-1/ETSI TS 138 521-3等标准;销往美国需要满足FCC标准的要求,主要有FCC Part22/24/27/90/96以及FCC Part 15C/FCC Part 15D/FCC Part 15E等标准。

5G是新技术、新应用,但相对无线通信而言却是一个后来者。在5G技术诞生之前,各种无线通信技术就己经大量地占用了有限的频谱,无线设备的大量应用,形成了复杂的电磁环境,每个电子设备除了发射有用信号之外,不可避免地产生无用信号,无用信号就是常说的干扰信号。

5G通信技术使用了比前几代移动通信技术更大的带宽,因此受到干扰的几率也就更大。无用信号的干扰主要体现为同频干扰、阻塞干扰等。同时,5G技术为了能够使用更大的带宽,其工作频率相对前几代移动通信技术也提高了很多,更高的传输频率空间中的损耗越大;并且受限于电磁波的特性,频率越高穿越障碍物的能力越差,因此5G终端在远离基站或终端与基站之间存在障碍物的情况下,终端的信号会受到较大影响。

为了保证终端能够与基站正常通信,需要对终端的发射功率和接收灵敏度进行测试;为了保证终端产品尽可能少地干扰其它电子设备,需要对终端的谐波及杂散信号进行测试,确保其满足相关标准的要求。

5G终端的主要测试标准为3GPP TS 38.521-1/3GPP TS 38.521-3。不同的国家和地区,会在3GPP标准的测试项目中挑选适合当地实际情况的项目进行测试。

在RF测试的过程中,遇到的主要问题是终端与综测仪的连接问题,因目前综测仪和终端的软件尚未成熟,从而会导致终端无法与综测仪正常连接,则RF测试则无法进行。常见的解决方案是提前与芯片供应商及测试实验室进行沟通及调试,避免因终端和综测仪无法连接而影响产品的测试周期。

RF测试项目中,杂散也是比较容易测试不通过的项目,需要在电路设计时,合理考虑滤波器电路的设计,同时也需要芯片厂商在软件中设计软件滤波器,以提高杂散的测试通过率,特别是最容易出现问题的主频附近的频率段。

广电计量采用市场上主流的5G综测仪E7515B、SP9500和MT8000A平台搭建5G射频法规测试平台,测试平台包括5G综测仪、矢量信号源、模拟信号源、频率分析仪以及5G频段的滤波器组和开关切换箱,测试平台软件能够满足CE RED指令的测试要求、FCC测试要求和SRRC测试要求。

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文:蓝海昌、黎柳茜

图:朱翔圣

编辑:杨茜

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