我國5GHz頻段無線接入設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀及測試方法

付 靖，林 磊，陳國成

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

我國5GHz頻段無線接入設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀及測試方法

付 靖，林 磊，陳國成

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

本文將以我國5150-5350MHz頻段使用情況及相關(guān)民用5GHz頻段發(fā)射設(shè)備現(xiàn)狀為切入點(diǎn)，分析現(xiàn)有歐盟及北美針對此頻段的認(rèn)證法規(guī)及檢測方法，針對我國的無線電法規(guī)，提出一套5GHz頻段無線接入設(shè)備的檢測方法。

5GHz頻段；無線接入；檢測方法

1 引言

為保證目前大眾對無線數(shù)據(jù)接入不斷增長的需求，解決原有開放的2.4GHz頻段擁堵干擾問題，工業(yè)及信息化部無線電管理局于2012年12月31日頒布了《工業(yè)和信息化部關(guān)于發(fā)布5150-5350兆赫茲頻段無線接入系統(tǒng)頻率使用相關(guān)事宜的通知》（工信部無函[2012]620號文件），新頻段的開放不僅拓展了用戶對于頻段的選擇，提高了大眾的無線數(shù)據(jù)接入速度，而且解決了目前2.4GHz頻段過于擁堵混亂的問題。新國家法令文件的頒布，也給各大民用無線接入設(shè)備廠商帶來了更多的商機(jī)，“802.11ac”、“雙頻組網(wǎng)”等逐漸成為各品牌商品的推銷賣點(diǎn)。但是，由于此頻段同時(shí)存在一些國家、政府等優(yōu)先級更高的無線電發(fā)射設(shè)備，故為了保證此類設(shè)備的正常工作，法規(guī)文件中明確指出使用5250-5350MHz頻段的無線電設(shè)備應(yīng)具備動態(tài)頻率選擇功能，且該功能必須經(jīng)過無線電型號核準(zhǔn)檢測認(rèn)證。由于此頻段頒布時(shí)間不長，且對頻段保護(hù)有特殊要求，故亟需制定一套切實(shí)可行的檢測方法確保相關(guān)產(chǎn)品符合國家法律法規(guī)要求。

2 國內(nèi)外5GHz頻段開放情況及現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

相對于我國2012年才將5150-5350MHz頻段開放，歐盟和北美地區(qū)多國早已將相關(guān)頻段開放給民用無線電發(fā)射設(shè)備使用。圖1為目前世界主要地區(qū)對5GHz頻段的開放使用情況。

圖1 世界主要地區(qū)對5GHz頻段的開放使用情況

目前，歐盟5GHz頻段現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為ETSI 301 893，北美地區(qū)現(xiàn)行5GHz頻段標(biāo)準(zhǔn)為FCC Part 15，上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別為歐盟與北美地區(qū)的無線電管理核準(zhǔn)測試的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。主要針對使用5GHz頻段的無線電發(fā)射設(shè)備的射頻技術(shù)參數(shù)以及干擾避讓技術(shù)參數(shù)，給出了明確的指標(biāo)說明與測試方法。

3 國內(nèi)外5GHz頻段技術(shù)要求

2012年12日31日，我國無線電管理局頒布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于發(fā)布5150-5350兆赫茲頻段無線接入系統(tǒng)頻率使用相關(guān)事宜的通知》（工信部無函[2012]620號文件）文件中，主要對最大等效全向輻射功率、最大等效全向功率譜密度、載波頻率容限以及雜散輻射等射頻技術(shù)指標(biāo)給出了明確要求。具體如表1所示。

表1 我國對5150-5350兆赫茲頻段的要求

總體上看，我國對于5GHz頻段射頻技術(shù)要求與國外其他地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)有相似的地方，但在諸如雜散輻射等指標(biāo)上也是有別于歐盟ETSI及北美FCC相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。下面結(jié)合我國5GHz頻段射頻技術(shù)要求給出一套建議測試方案。

4 5GHz頻段設(shè)備推薦檢測方案

4.1 等效全向輻射功率測試方法

圖2 傳導(dǎo)測試環(huán)境搭接示意圖

搭建測試鏈路測試，測試方法是按圖2所示連接被測設(shè)備及測量設(shè)備。測試程序如下：

（1）使用示波器或其他測量儀器測量被測信號占空比x=（Tx on/(Tx on + Tx off)）,并將此數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

（2）使用功率計(jì)或其他測量儀器，在某個(gè)指定測試頻率上以最大發(fā)射功率狀態(tài)工作，從測量設(shè)備上讀出被測發(fā)射機(jī)輸出的平均功率A(dBm)。

（3）根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品天線增益G，計(jì)算出等效全向輻射功率值PH=A+G+10log（1/x）（dBm）。

（4）該計(jì)算結(jié)果PH應(yīng)滿足表1要求。

（5）同樣，調(diào)整被測設(shè)備發(fā)射功率至TPC范圍內(nèi)最小等級重復(fù)上述步驟。

4.2 最大等效全向功率譜密度

測試方法為按圖2所示連接被測設(shè)備及測量設(shè)備，測試程序如下：

（1）將被測設(shè)備與頻譜儀連接并做如下設(shè)置。

⊙ 中心頻率：被測信號中心頻率。

⊙ 根據(jù)被測信號帶寬，通常工作在5GHz頻段無線民用接入設(shè)備均為寬帶調(diào)制信號，故推薦測量設(shè)備分辨率帶寬使用1MHz，也可根據(jù)所測信號具體情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

⊙ 掃頻寬度：2倍的標(biāo)稱帶寬（例如：20MHz標(biāo)稱帶寬Span即為40MHz）。

⊙ 檢波器模式：RMS檢波方式。

（2）當(dāng)頻譜儀軌跡追蹤完成后，尋找頻譜包絡(luò)峰值點(diǎn)并記錄相應(yīng)頻率。

（3）在峰值點(diǎn)處更改頻譜儀設(shè)置如下：

⊙ 中心頻率：取步驟b中峰值點(diǎn)頻率。

⊙ 掃頻寬度：3MHz。

⊙ RBW：1MHz。

⊙ VBW：3倍或10倍分辨率帶寬。

⊙ 掃描時(shí)間：1分鐘。

⊙ 檢波方式：RMS。

⊙ Trace模式：最大保持。

（4）當(dāng)頻譜儀軌跡追蹤完成后，尋找頻譜包絡(luò)峰值點(diǎn)并記做D。

（5）最后根據(jù)廠家提供的天線增益G，計(jì)算得出最大等效全向功率譜密度PD=D+G+10log（1/x）。

4.3 占用帶寬

測試方法為按圖2所示連接被測設(shè)備及測量設(shè)備，測試程序如下：

（1）將被測設(shè)備與頻譜分析儀連接，并做如下設(shè)置：

⊙ 中心頻率：被測信號中心頻率。

⊙ RBW：100kHz。

⊙ VBW：3倍或10倍分辨率帶寬。

⊙ 掃頻寬度：2倍的標(biāo)稱帶寬。

⊙ 檢波方式：峰值檢波。

⊙ Trace模式：最大保持。

（2）應(yīng)用頻譜儀99%帶寬功能測量出被測設(shè)備占用帶寬。

4.4 帶內(nèi)雜散發(fā)射

目前，國際上對于使用在5GHz頻段的設(shè)備還有帶內(nèi)雜散發(fā)射的限值，具體指標(biāo)如下：

在此，也給出該項(xiàng)目的推薦檢測方法。測試方法如圖2所示連接被測設(shè)備及測量設(shè)備，測試程序如下：

（1）將被測設(shè)備與頻譜分析儀連接，并做如下設(shè)置：

⊙ 中心頻率：被測信號中心頻率。

圖3 國際上對于使用在5GHz頻段設(shè)備帶內(nèi)雜散發(fā)射限值

⊙ RBW：1MHz。

⊙ VBW：分辨率帶寬的3倍或10倍。

⊙ 掃頻寬度：2倍的標(biāo)稱帶寬。

⊙ 檢波方式：峰值檢波。

⊙ Trace模式：最大保持。

（2）當(dāng)頻譜儀軌跡追蹤完成后，尋找頻譜包絡(luò)峰值點(diǎn)記錄相應(yīng)的峰值電平，并以此電平作為參考電平。

4.5 頻率容限

測試方法為圖2所示連接被測設(shè)備及測量設(shè)備，測試程序如下：

（1）開啟發(fā)射機(jī)使其工作在載波工作模式，記錄頻率計(jì)或其他測量儀器上顯示的在沒有調(diào)制情況下測量的載頻頻率；測試結(jié)果應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)要求。

（2）若被測信號為國際公認(rèn)體制的協(xié)議，如IEEE 802.11，IEEE 802.15.4等，也可通過相關(guān)信號分析儀選件功能進(jìn)行解調(diào)測量，準(zhǔn)確讀出被測信號頻率誤差。

4.6 雜散發(fā)射

測試方法按圖2所示連接方式連接測試系統(tǒng)，測量設(shè)備選用頻譜分析儀。傳導(dǎo)雜散發(fā)射的測量頻段應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)頻段要求，頻譜分析儀的分辨率帶寬設(shè)置應(yīng)按表4所示進(jìn)行。具體測試程序如下：

開啟發(fā)射機(jī)，使其工作在正常的工作狀態(tài)，并以最大功率發(fā)射。設(shè)置頻譜儀按照相應(yīng)要求頻段進(jìn)行分段雜散掃描，設(shè)置頻譜儀檢波器為峰值檢波器，激活峰值保持；測量其峰值點(diǎn)的電平值并記錄。此值不能超過指標(biāo)中的限值。

5 結(jié)束語

目前，信息技術(shù)與通信技術(shù)緊密融合，“服務(wù)無處不在”以及“體驗(yàn)至上”成為當(dāng)今社會兩個(gè)至關(guān)重要的理念，推動著信息技術(shù)（IT）以及通信技術(shù)（CT）兩大產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。而其中通信技術(shù)及其無線電產(chǎn)品在當(dāng)代社會更多扮演的是一種平臺支撐或者說是應(yīng)用基礎(chǔ)的角色，就像是我們乘坐的汽車，突出了其自身的“工具”屬性。然而，不斷增長的大眾服務(wù)需求與無線電資源緊張兩方的矛盾也在不斷顯現(xiàn)。所以，在滿足大眾需求增長的前提下，有序合理地維護(hù)國家無線電資源秩序也顯得尤為重要，嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的無線電設(shè)備檢測方法將為維護(hù)頻譜資源起到關(guān)鍵性的作用。

[1] ETSI 301 893 Broadband Radio Access Networks (BRAN);5 GHz high performance RLAN;Harmonized EN covering the essential requirements of article 3.2 of the R&TTE Directive

[2] FCC Part 15-RADIO FREQENCY DEVICES

[3] ITU-R M 1652-1建議書．旨在保護(hù)5 GHZ頻段無線電測定業(yè)務(wù)而對無線局域網(wǎng)在內(nèi)的無線接入系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)頻率選擇

The Development Status and Test Method of 5GHz band Wireless Access Equipment in China

Fu Jing, Lin Lei, Chen Guocheng
(The State Radio_monitoring_centre Test Centre, Beijing, 100041)

This paper will take the current use of 5150-5350MHz band and the status of civil wireless transmit equipment in 5GHz band as a starting point. Analysis existing European Union and North America certification regulations and test method in this band, for radio regulations of our country, to develop a test method of 5GHz wireless access equipment.

5GHz band; Wireless access; test method

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.07.008

TN92文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

1672-7274（2015）07-0029-04