我國5GHz頻段無線接入設備的發(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)射設備現(xiàn)狀為切入點，分析現(xiàn)有歐盟及北美針對此頻段的認證法規(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備廠商帶來了更多的商機，“802.11ac”、“雙頻組網(wǎng)”等逐漸成為各品牌商品的推銷賣點。但是，由于此頻段同時存在一些國家、政府等優(yōu)先級更高的無線電發(fā)射設備，故為了保證此類設備的正常工作，法規(guī)文件中明確指出使用5250-5350MHz頻段的無線電設備應具備動態(tài)頻率選擇功能，且該功能必須經(jīng)過無線電型號核準檢測認證。由于此頻段頒布時間不長，且對頻段保護有特殊要求，故亟需制定一套切實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)行標準

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)行標準為ETSI 301 893，北美地區(qū)現(xiàn)行5GHz頻段標準為FCC Part 15，上述兩個標準分別為歐盟與北美地區(qū)的無線電管理核準測試的執(zhí)行標準。主要針對使用5GHz頻段的無線電發(fā)射設備的射頻技術(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)的標準有相似的地方，但在諸如雜散輻射等指標上也是有別于歐盟ETSI及北美FCC相關(guān)現(xiàn)行標準。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所示連接被測設備及測量設備。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)進行記錄。

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

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

（4）該計算結(jié)果PH應滿足表1要求。

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

4.2 最大等效全向功率譜密度

測試方法為按圖2所示連接被測設備及測量設備，測試程序如下：

（1）將被測設備與頻譜儀連接并做如下設置。

⊙ 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備均為寬帶調(diào)制信號，故推薦測量設備分辨率帶寬使用1MHz，也可根據(jù)所測信號具體情況進行相應調(diào)整。

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

⊙ 檢波器模式：RMS檢波方式。

（2）當頻譜儀軌跡追蹤完成后，尋找頻譜包絡峰值點并記錄相應頻率。

（3）在峰值點處更改頻譜儀設置如下：

⊙ 中心頻率：取步驟b中峰值點頻率。

⊙ 掃頻寬度：3MHz。

⊙ RBW：1MHz。

⊙ VBW：3倍或10倍分辨率帶寬。

⊙ 掃描時間：1分鐘。

⊙ 檢波方式：RMS。

⊙ Trace模式：最大保持。

（4）當頻譜儀軌跡追蹤完成后，尋找頻譜包絡峰值點并記做D。

（5）最后根據(jù)廠家提供的天線增益G，計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所示連接被測設備及測量設備，測試程序如下：

（1）將被測設備與頻譜分析儀連接，并做如下設置：

⊙ 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倍的標稱帶寬。

⊙ 檢波方式：峰值檢波。

⊙ Trace模式：最大保持。

（2）應用頻譜儀99%帶寬功能測量出被測設備占用帶寬。

4.4 帶內(nèi)雜散發(fā)射

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

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

（1）將被測設備與頻譜分析儀連接，并做如下設置：

⊙ 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倍的標稱帶寬。

⊙ 檢波方式：峰值檢波。

⊙ Trace模式：最大保持。

（2）當頻譜儀軌跡追蹤完成后，尋找頻譜包絡峰值點記錄相應的峰值電平，并以此電平作為參考電平。

4.5 頻率容限

測試方法為圖2所示連接被測設備及測量設備，測試程序如下：

（1）開啟發(fā)射機使其工作在載波工作模式，記錄頻率計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)果應滿足相關(guān)技術(shù)要求。

（2）若被測信號為國際公認體制的協(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行解調(diào)測量，準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)，測量設備選用頻譜分析儀。傳導雜散發(fā)射的測量頻段應滿足本標準頻段要求，頻譜分析儀的分辨率帶寬設置應按表4所示進行。具體測試程序如下：

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

5 結(jié)束語

目前，信息技術(shù)與通信技術(shù)緊密融合，“服務無處不在”以及“體驗至上”成為當今社會兩個至關(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)品在當代社會更多扮演的是一種平臺支撐或者說是應用基礎的角色，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，有序合理地維護國家無線電資源秩序也顯得尤為重要，嚴謹科學的無線電設備檢測方法將為維護頻譜資源起到關(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5 GHZ頻段無線電測定業(yè)務而對無線局域網(wǎng)在內(nèi)的無線接入系統(tǒng)進行動態(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文獻標示碼：B

1672-7274（2015）07-0029-04