本文篇幅较长,分成了三部分:概述与5G信号通用解调设置;发射机射频参数测试;接收机测试。
基站是5G无线接入网络中的重要节点,其射频性能与5G网络覆盖范围、服务质量等指标高度相关。
本文详细介绍了5G基站的射频测试标准和方法,给出了射频传导测试方法以及测试环境构建中的注意事项。
一、概述
基站作为网络接入的关键设备,其射频性能的优劣直接关系到网络容量、覆盖范围、吞吐量等指标,与用户体验息息相关。
5G基站主要用于提供5G空口协议功能,支持与用户设备、核心网之间的通信。按照逻辑功能划分,5G基站可分为5G基带单元(CU/DU)与5G射频单元(RU),二者之间可通过CPRI(Common Public Radio Interface,通用公共无线电接口)或eCPRI(enhanced Common Public Radio Interface,增强型通用公共无线电接口)接口连接。
5G基站的射频性能测试分为传导测试(Conducted)和空口辐射(Radiated或者OTA,Over The Air)测试两类。从射频测试的物理连接的角度,5G基站可以分为1-C、1-H、1-O、2-O四种类型:
目前5G基站射频一致性测试标准主要有3GPP制定的国际标准和中国通信标准化协会(CCSA)制订的国内通信行业标准。3GPP组织制定的5G基站射频一致性标准包括:射频技术要求(38.104)、射频传导测试方法(38.141-1)和射频OTA测试方法(38.141-2),是基站射频指标的基本要求。
国内5G基站的行业标准包括《5G数字蜂窝移动通信网6GHz以下频段基站设备技术要求》和《5G数字蜂窝移动通信网6GHz以下频段基站设备测试方法》两本。
二、发射机测试
发射机的射频传导测试包括如下图所示。
①基站输出功率项目主要测试基站在常温环境和极限环境下输出功率的准确性和稳定性,评估基站在不同环境长时间工作的性能。
②输出功率动态范围项目主要测试基站在最大功率输出模式和最小功率输出模式下的准确性,以保证在满负荷和最低负荷时均能进行准确的信号传输。
③发射机开/关功率测试项仅针对TDD(Time Division Duplexing,时分双工)制式的基站,主要测试在收发时隙切换的过程中,时隙开关打开和关闭的时机控制是否符合要求,以及时隙开关关闭后的底噪是否符合要求。
④信号质量测试包含频率误差、调制质量和时间对齐误差三个子项目,主要测试发射信号在频域、时域、调制域上的准确度。
⑤非期望辐射包含占用带宽、邻道抑制比、频谱发射模板、发射机杂散四个项目,主要保证基站发射信号时不对工作频带内或带外其他频段产生影响。
⑥发射机互调项目主要考察发射机抑制自身信号与干扰信号产生非线性产物的能力。当有干扰信号注入天线连接器时,干扰信号会与基站自身发射的信号产生非线性产物,该非线性产物可能会干扰其他频率的发射信号或接收信号。干扰信号来源可能是共址基站的共址发射互调,也可能是本基站其他发射单元的系统内发射互调。
2.1测试平台搭建和基本操作
2.1.1测试平台
测试平台如下图所示,频谱仪和配备的5G信号解调选件是发射机测试的主要设备,待测基站通过衰减器或者滤波器、限幅器与频谱仪射频输入端口相连,以保护频谱仪不被大功率信号损坏。
测试过程中,为防止外界干扰对测试结果的影响,也可将测试系统搭建在屏蔽室中。根据测试需要,将被测基站的参考时钟、触发同步信号通过线缆连接至信号分析仪,并在信号分析仪上进行外部时钟、外部触发的相应设置,并采用单次解调测量的方式,使信号分析仪的解调更加准确、可读。