淺析5G 終端電磁兼容測試

張鵬

（中檢集團(tuán)南方測試股份有限公司，廣東 深圳 518055）

中國移動通信開展已經(jīng)有近40 年的時間，電磁兼容測試一直貫穿這項工作當(dāng)中。目前該項事業(yè)發(fā)展迅速，并正在不斷上升。在前期的通信技術(shù)基礎(chǔ)之上，中國的第五代移動通信（5G）技術(shù)目前處于全球領(lǐng)先地位。5G 通信優(yōu)勢較大，能夠?qū)崿F(xiàn)高速通信，可靠性較高、應(yīng)用范圍廣，這些優(yōu)勢也是5G 通信的主要特征。與此同時，也出現(xiàn)了電磁兼容問題，在一定程度上降低了終端設(shè)備的性能，影響了運行效果。

1 5G 終端的電磁兼容問題

5G 通信是在4G 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通信速度快，這不僅僅依賴于通信技術(shù)的提高，還要依靠帶寬的增加。引進(jìn)新頻譜也使得5G 通信的速度提升了很多。新頻譜使得電磁穩(wěn)態(tài)面臨新問題，場景更加復(fù)雜，可能對其他電子設(shè)備產(chǎn)生影響，導(dǎo)致設(shè)備無法達(dá)到最佳運行效果。

大量物聯(lián)網(wǎng)的引入是5G 通信特性之一。這樣的方式能夠改變大眾的生活模式，但引入物聯(lián)網(wǎng)會造成各頻率間的相互影響。另外，大量的設(shè)備及其配套設(shè)施都會發(fā)生輻射，使得各設(shè)備之間產(chǎn)生影響，存在一定的風(fēng)險。

高可靠性和低延時性也是5G 通信的主要特性，其在實際生活中也已經(jīng)得到應(yīng)用，比如無人駕駛技術(shù)、商店智能化操作都是它的應(yīng)用[1]。但是，這樣的技術(shù)也有電磁兼容的問題。要想應(yīng)用這樣的技術(shù)，則設(shè)備的抵抗干擾能力一定得非常強(qiáng)大。如果設(shè)備的抗干擾能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，則會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，這是無法提前估計的。電磁兼容測試就是對應(yīng)用的終端設(shè)備實施檢測，檢測的主要目的就是檢查電磁兼容中存在的問題，并尋找最適合的解決方法。

電磁兼容會產(chǎn)生一定的風(fēng)險。比如在無人駕駛或遠(yuǎn)程駕駛中，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的電磁兼容問題，則所造成的結(jié)果不堪設(shè)想。無人駕駛出現(xiàn)問題也是真實存在的，隨著信息技術(shù)的提升，人們對無人駕駛也更加期待，但在無人駕駛中，如果乘坐人員產(chǎn)生的靜電通過某種方式耦合在車身上，則通信功能可能會受到一定的影響，即使很短暫的信號失靈，也對高速行駛的汽車是極其危險的。而假如已經(jīng)做過干擾測試，并且很好地處理了抗干擾問題，則就可以規(guī)避干擾問題。

2 5G 終端電磁兼容測試的重要性

電磁兼容是保障設(shè)備可以運轉(zhuǎn)的重要性能。比如，在手機(jī)的問題處理上，最初都會進(jìn)行電磁兼容測試，然后再進(jìn)一步查找其他原因，可見電磁兼容問題的重要性。全球有多個國家都在發(fā)展5G 通信，這需要有強(qiáng)大的技術(shù)作為支撐，同時也是拓展經(jīng)濟(jì)的一種方式[2]。5G 通信影響面非常廣，它可以推動更多領(lǐng)域的同步發(fā)展。電磁兼容就是其中重要發(fā)展內(nèi)容之一。在5G 通信的組成中，終端設(shè)備占據(jù)了很大的比例，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他基站和設(shè)備。但獲得發(fā)展的同時，由于終端產(chǎn)品種類較多，情況復(fù)雜，使得電磁兼容問題凸顯。研究解決這樣的問題不完全是為了提高其兼容性，更重要的是穩(wěn)定電磁環(huán)境，使二者能夠彼此適應(yīng)，友好發(fā)展。因此，5G 通信的健康發(fā)展不能脫離電磁兼容方面的幫助。

3 5G 終端電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

從過去終端電磁兼容數(shù)據(jù)看，一般選擇的都是符合標(biāo)準(zhǔn)的配套設(shè)施。當(dāng)前，全球使用的標(biāo)準(zhǔn)有很多，包括歐洲標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）和3GPP 組織標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然中國也設(shè)定了通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（CCSA）。對于終端產(chǎn)品的測定，國外一般參照使用的都是無線設(shè)備收發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行測定工作時，以通信指標(biāo)作為設(shè)備的實際工作情況、性能數(shù)據(jù)的判定依據(jù)。所以，電磁標(biāo)準(zhǔn)要在終端設(shè)備的收發(fā)標(biāo)準(zhǔn)確定后確定。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制訂是領(lǐng)先于全球的，本文主要以國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)作為主要研究對象，對5G 終端電磁兼容測試加以解析。

ETSI 于2019 年初對5G 終端頻譜標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了試版，結(jié)果不盡人意，但是這一草稿為電磁兼容終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)提供參考。因此，等5G 無線協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，才使得終端電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)有了可參考的依據(jù)。ETSI 通過對3G 與4G 的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合成，且ETSI 很有可能會繼續(xù)完成測試的具體步驟等，而不僅僅只是在終端設(shè)備上進(jìn)行唯一的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。

3GPP 在2017 年年末對版本5GNR 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)封凍，而與5G終端電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)的就是TS38.101 系列標(biāo)準(zhǔn)，主要有TS 38.101-1、TS 38.101-2、TS 38.101-3、TS 38.101-4。其全都是用戶設(shè)備進(jìn)行無線傳收的規(guī)范。這一系列標(biāo)準(zhǔn)把5G 頻段分成2 個部分：FR1 部分和FR2 部分，其中，前一部分已經(jīng)大體結(jié)束，并對各項參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，但FR2 部分的毫米波段頻完成量非常少。

CCSA 采用的終端電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)為YD/T 2583.18，其在2018 年進(jìn)行了第一版試稿，且在2019-03 對意見稿進(jìn)行了意見征集，并且在2019-12-24 正式實施。FR1 部分變化不大，只是輻射雜散值有所改變。而FR2 部分有可能尚存爭議，還在研究當(dāng)中。

4 5G 終端電磁兼容測試

當(dāng)前，5G 終端電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的編制方面中國領(lǐng)先于其他國家。本文主要采用標(biāo)準(zhǔn)YD/T2583.18 作為研究參考，對中國的5G 終端電磁兼容測試進(jìn)行了分析。

4.1 5G 終端FR1 部分的電磁兼容測試

在5G 終端FR1 部分中，除去一些雜亂限制的較小改變以外，電磁兼容測試發(fā)生改變的情況很少。比如測試場景、方式、檢測設(shè)施等并沒有多大變化。其中，變化最為明顯的當(dāng)屬終端設(shè)備的運行情況，而這個運行情況必須要符合標(biāo)準(zhǔn)TS 38.101 中的具體要求[3]。另外，還需要進(jìn)行綜合考量，結(jié)合電磁兼容測試所需進(jìn)行判定。通常電磁兼容的測試有兩種，包括騷擾和抗騷擾。兩類測試的參照物不相同，因此在測試中工作情況也是不一致的。要以以往的測試作為參照，對FR1 部分的測試情況進(jìn)行預(yù)估。

FR1 部分騷擾測試中，5G 終端電磁兼容測試時工作情況為：選定頻率，根據(jù)中國國情結(jié)合TS 38.101，最終選定工作頻段。選定之后，將會被自動確認(rèn)為中心頻率，即終端的頻段被定下來。被測設(shè)備在典型狀態(tài)下進(jìn)行測試，要盡量趨近現(xiàn)實情況。在具體測試中會分為兩種狀態(tài)，包含工作模式與不工作模式，二者皆需測試。測定的發(fā)射功率為整個過程中取最高頻。最大騷擾值可以依據(jù)以往測試經(jīng)驗和數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，同等條件下RB 為1 時騷擾值為最大。帶寬要分區(qū)段逐段測試，包括帶寬的最高值、最低值及中間值。

FR1 部分的抗擾測試中，與以上測試狀況大致相同。主要的不同之處在于不需要出現(xiàn)最大騷擾值。要對抗擾性進(jìn)行檢測，就要使設(shè)備的靈活性達(dá)到最高。例如，在寬帶增加中，終端設(shè)備的帶寬和速度應(yīng)處于最大值，這樣才能測定5G 終端高速狀態(tài)下抗干擾情況。在不同的應(yīng)用當(dāng)中，工作的情況也是不一樣的。有的版本對應(yīng)的就是增加移動寬帶業(yè)務(wù)，有的版本需要高可靠性。因此，針對不同的需求，要對RB 進(jìn)行合理設(shè)定。

4.2 5G 終端FR2 部分的電磁兼容測試

FR2 部分的電磁兼容測試還在編制的過程當(dāng)中，很多情形還無法確定，而且未獲得相關(guān)證照。所以，F(xiàn)R2 部分電磁兼容測試還未得到可依靠的數(shù)據(jù)，只能通過以往的數(shù)據(jù)對此進(jìn)行展望，雖然測試項目未產(chǎn)生改變，然而，在別的方面卻并不能保障不變化。

FR2 部分的騷擾測試中，其測試方式和限值與FR1 部分大體相同。就當(dāng)前狀態(tài)而言，輔助設(shè)施的頻段應(yīng)較低，一般應(yīng)小于FR1 最大頻段。因此，測試結(jié)果基本會與FR1 部分大致相同。騷擾類測試產(chǎn)生改變的只有輻射雜散，一般在毫米波段產(chǎn)生較大的改變，測試場所、距離、方式、限值等將產(chǎn)生改變。當(dāng)前，能夠肯定的就是限制變化從ERP 轉(zhuǎn)為TRP，因此，與之匹配的數(shù)據(jù)也發(fā)生了改變，限制也要依據(jù)現(xiàn)實情況對測試頻段進(jìn)行重新選定[4]。即使當(dāng)前還未對5G 終端FR2的雜散狀況實施檢測，仍然能夠參考現(xiàn)存的與之頻段接近的終端設(shè)備限值。

FR2 部分的抗擾測試中，抗擾測試主要是運用空間耦合進(jìn)行信號的收集，但是通信頻率的改變對結(jié)果不會產(chǎn)生較大改變，因此測試結(jié)果也不會改變太多。射頻場對于抗擾度的傳輸主要是運用耦合現(xiàn)象對信號進(jìn)行搜集，頻段對此會產(chǎn)生一些影響，當(dāng)前對抗擾度的標(biāo)準(zhǔn)還沒有修訂完畢，因此標(biāo)準(zhǔn)也沒有發(fā)生變化，測試結(jié)果也不會有所改變。標(biāo)準(zhǔn)的制訂機(jī)構(gòu)也在積極地進(jìn)行測試，而接下來抗擾度測試的結(jié)果如何還是個未知數(shù)，需進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

5G 通信技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展空間，全球也在積極發(fā)展5G 通信技術(shù)，它的應(yīng)用場景運用范圍較廣，美國、歐盟、中國都在致力于它的進(jìn)一步發(fā)展，這對于電磁兼容領(lǐng)域來說也是一個重要的發(fā)展契機(jī)。電磁兼容問題對于5G 通信技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。電磁兼容和5G 通信技術(shù)只有協(xié)調(diào)發(fā)展，創(chuàng)造穩(wěn)定的電磁環(huán)境，才能促進(jìn)5G 通信技術(shù)走得更遠(yuǎn)。