本文篇幅較長,分成了三部分:概述與5G信號通用解調設置;發射機射頻參數測試;接收機測試。
基站是5G無線接入網絡中的重要節點,其射頻性能與5G網絡覆蓋范圍、服務質量等指標高度相關。
本文詳細介紹了5G基站的射頻測試標準和方法,給出了射頻傳導測試方法以及測試環境構建中的注意事項。
一、概述
基站作為網絡接入的關鍵設備,其射頻性能的優劣直接關系到網絡容量、覆蓋范圍、吞吐量等指標,與用戶體驗息息相關。
5G基站主要用于提供5G空口協議功能,支持與用戶設備、核心網之間的通信。按照邏輯功能劃分,5G基站可分為5G基帶單元(CU/DU)與5G射頻單元(RU),二者之間可通過CPRI(Common Public Radio Interface,通用公共無線電接口)或eCPRI(enhanced Common Public Radio Interface,增強型通用公共無線電接口)接口連接。
5G基站的射頻性能測試分為傳導測試(Conducted)和空口輻射(Radiated或者OTA,Over The Air)測試兩類。從射頻測試的物理連接的角度,5G基站可以分為1-C、1-H、1-O、2-O四種類型:
目前5G基站射頻一致性測試標準主要有3GPP制定的國際標準和中國通信標準化協會(CCSA)制訂的國內通信行業標準。3GPP組織制定的5G基站射頻一致性標準包括:射頻技術要求(38.104)、射頻傳導測試方法(38.141-1)和射頻OTA測試方法(38.141-2),是基站射頻指標的基本要求。
國內5G基站的行業標準包括《5G數字蜂窩移動通信網6GHz以下頻段基站設備技術要求》和《5G數字蜂窩移動通信網6GHz以下頻段基站設備測試方法》兩本。
二、發射機測試
發射機的射頻傳導測試包括如下圖所示。
①基站輸出功率項目主要測試基站在常溫環境和極限環境下輸出功率的準確性和穩定性,評估基站在不同環境長時間工作的性能。
②輸出功率動態范圍項目主要測試基站在最大功率輸出模式和最小功率輸出模式下的準確性,以保證在滿負荷和最低負荷時均能進行準確的信號傳輸。
③發射機開/關功率測試項僅針對TDD(Time Division Duplexing,時分雙工)制式的基站,主要測試在收發時隙切換的過程中,時隙開關打開和關閉的時機控制是否符合要求,以及時隙開關關閉后的底噪是否符合要求。
④信號質量測試包含頻率誤差、調制質量和時間對齊誤差三個子項目,主要測試發射信號在頻域、時域、調制域上的準確度。
⑤非期望輻射包含占用帶寬、鄰道抑制比、頻譜發射模板、發射機雜散四個項目,主要保證基站發射信號時不對工作頻帶內或帶外其他頻段產生影響。
⑥發射機互調項目主要考察發射機抑制自身信號與干擾信號產生非線性產物的能力。當有干擾信號注入天線連接器時,干擾信號會與基站自身發射的信號產生非線性產物,該非線性產物可能會干擾其他頻率的發射信號或接收信號。干擾信號來源可能是共址基站的共址發射互調,也可能是本基站其他發射單元的系統內發射互調。
2.1測試平臺搭建和基本操作
2.1.1測試平臺
測試平臺如下圖所示,頻譜儀和配備的5G信號解調選件是發射機測試的主要設備,待測基站通過衰減器或者濾波器、限幅器與頻譜儀射頻輸入端口相連,以保護頻譜儀不被大功率信號損壞。
測試過程中,為防止外界干擾對測試結果的影響,也可將測試系統搭建在屏蔽室中。根據測試需要,將被測基站的參考時鐘、觸發同步信號通過線纜連接至信號分析儀,并在信號分析儀上進行外部時鐘、外部觸發的相應設置,并采用單次解調測量的方式,使信號分析儀的解調更加準確、可讀。