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5G 的 C 频段可能面临哪些问题?

www.cechina.cn2022.08.19阅读 1924

  应对5G C频段的技术挑战
  在深入研究 5G C 频段的技术挑战之前,我们先快速了解一下与 C 频段相关的 5G 基站的一般设置。一旦谈及中频段,整个网络架构将包括射频拉远头(即带集成天线的无线单元,RU)。
  由于光纤直接连接天线,因此不再使用同轴电缆,而且不需要通过测量基站驻波比(VSWR)和其它传统的 PIM 指标等来验证光纤和天线系统的性能。尽管如此,可能仍然会存在内部的 PIM 问题(在天线的发射单元中),但这些基站上的大多数 PIM 问题都由外部原因造成。

  (5G C频段有什么不同?)
  在中频段/C 频段范围内有几种主要技术,包括支持波束赋形和时分双工(TDD)的大规模MIMO 技术。我们来看看其中的一些技术。
  波束赋形
  波束赋形是一种信号处理技术,可帮助我们克服 5G 面临的不同技术挑战(例如,通道更宽、频率更高)。
  为了解释波束赋形,我们可以看看在有乐队现场表演的音乐会上会出现什么情况。在音乐会上,当室内灯光亮起时,观众可以看到整个乐队,但无法看到任何乐队成员的更多细节。当聚光灯聚焦在某个乐队成员身上时,观众会更多地关注这个成员而不是其他人。
  这在概念上与波束赋形相类似,天线可以发射窄波束控制工程网版权所有,而不是宽波束,从而更好地将信号聚焦在特定的接收设备上。波束赋形天线利用多个发射单元,将其分组成多个子阵列,采用复杂的信号处理技术,通过改变不同发射单元的相位和幅值来调节波束的方向。
  如果将射频信号聚焦在特定方向,就可以减少较高频率下通常会出现的传输损耗CONTROL ENGINEERING China版权所有,这有助于减少某些类型的干扰造成的影响,从而为用户提供更高的信号质量,这是满足不同 5G场景需求的关键。 
  (5G里的波束赋形)
  解调 LTE vs 5G 信号
  对于 LTE 信号,同步信号位于中心频率上。当进行配置时,设置中心频率,然后解调 LTE 信号,以发现 PCI 和所有不同的功率级别。对于 5G,同步信号——称为同步信号块(SSB)——可以位于该通道中的任何位置。由于手动查找同步信号比较困难,因此需要一个自动的 SSB 扫描仪来帮助用户定位 SSB 并解调5G NR。
  低时分双工(TDD)
  TDD 被定义为一种频谱使用技术,在同一频率上为上行链路和下行链路分配不同的时隙。在中高频段,TDD 用于确保上行链路和下行链路的传输条件相同。为了解更多信息,我们后退一步,看看频分双工(FDD)。
  (FDD和TDD)
  在 FDD 系统中,上行(UL)和下行(DL)通道连续传输,每个通道都由各自的编号定义,代表中心频率。因此,如果有子通道专门用于发射和接收信号,则意味着基站和用户设备在连续不断地发射信号。在两个端点处(即基站和用户设备),使用双工器将两个子通道分开或合并起来。使用 TDD 可以灵活地配置下行链路和上行链路使用的时隙数量,并能够改变下行链路流量和上行链路流量的权重。 
  但在 TDD 系统中,在观察频谱并尝试使用传统的频谱分析仪(如扫频频谱分析仪,使用扫频本地振荡器覆盖特定的频率范围)分析 TDD 系统的行为并排除故障时,基站会根据时隙从发射信号变为接收信号。同时,当频谱分析仪的扫描覆盖目标频率范围时,所代表的信号将上下跳动。因此,下行链路或上行链路都不可能进行射频分析。
  为了克服这一挑战,射频频谱分析仪使用了时间门控功能。通过时间门控,用户可以查看时域中的信号,特别是下行链路和上行链路中使用的符号/时隙,并选择其中一个时隙来使用,以分析系统的行为。
  如果在上行链路时隙中使用门控,用户可以分析其它方面,如是否存在可能影响系统的外部干扰。在观察上行链路或下行链路时隙时,TDD 需要一个同步时钟来限制漂移。通常www.cechina.cn,源同步时钟是 GNSS。然而,最先进的射频频谱分析仪能够同步无线帧,因此不再需要 GNSS。
  C频段频谱测试要求
  验证C频段的最佳做法
  5G 为我们带来了一个具有挑战性的新测试环境。移动网络运营商(MNO)的挑战是确保无线基站在投入使用之前能够正常工作。在部署4G LTE基站前,光纤测试、CPRI/eCPRI 链路验证和同轴电缆测试对于确保基站正常工作非常关键。 
  但在 5G NR 架构中,情况会变得更加复杂起来。所有这些光纤链路都需要进行测试。在安装光纤时,光纤检测和光纤鉴定非常重要,以便从一开始就确定有故障的光纤链路CONTROL ENGINEERING China版权所有,并避免在后面的测试阶段出现任何故障。在检测完物理层之后www.cechina.cn,还需要对传输层进行验证。这包括测试无线单元和分步单元之间的 eCPRI 链路CONTROL ENGINEERING China版权所有,以确保可以将基站投入使用。5G 的射频测试也相当复杂。
  5G基站拥有复杂的天线系统,可以利用波束赋形来弥补射频信号在 5G 系统中遇到的其它挑战。这些基站的辐射涵盖三个120o扇区(即 Alpha 扇区、Beta 扇区、Gamma 扇区),每个扇区都有多个波束。
  在 RF1 中,5G基站可以发射最多8个不同的波束,而在 RF2 中,它可以发射高达64个不同的波束,所有这些波束都需要进行测试。
  此外,有必要迅速检查每个波束内的功率水平。可以通过 SSS 给出的指标读数(在SSB中),包括 RSRP、RSRQ 和 SINR,来验证功率级别和质量级别。每个波束都有自己的功率和质量指标。
  (波束分析)
  下一步可能是在不同的位置再次检测功率。所有这些不同的射频测试都至关重要,因为如果不这样做,人们唯一能希望的就是用户设备可以接收到信号并正常运行。但如果手机无法连接,就需要从头开始,重新开始测试。 
  最后,需要创建基站诞生证明——从光纤检测到光纤鉴定、链路验证,然后是射频验证(即波束分析))。如果将来出现质量劣化,可以在排障期间将其作为参考基准,帮助减少解决问题所需的时间。
  部署 5G 固定无线接入网(FWA)
  这些 FWA 网络包括用户驻地设备(CPE)而不是移动用户设备,其天线固定在房屋的侧面(或内部)。固定无线接入网因客户而异,所以故障排除可能会非常困难,因为WiFi问题可能由许多不同的因素导致。 
  客户对 5G 的期望很高,尤其是当承诺的服务等级在 500 Mbit/s到1000 Mbit/s 范围内时。在将服务部署到用户家庭时,如果出现WiFi问题,第一步是要验证到户速度是否符合承诺的要求。 
  可以通过快速测试做到这一点,以评估 CPE 是否正确安装。如果 CPE 存在问题,可通过解调 5G 信号来进行波束分析。如果从解调的角度来看一切正常,那么排障流程的下一步就是确保信号清晰且不存在干扰。
  The End
  5G C 频段完美地平衡了低频段和高频段。运营商目前正在竞相部署C频段,因为它提供了当前 5G 应用所需的合理速度和吞吐量。由于增添了波束赋形和 TDD 等新兴技术,因此增加了复杂程度,尤其是在分析射频频谱和干扰问题时。
  有一个简单易用、直观的 5G 测试解决方案可降低复杂程度——它是查找问题的理想工具,可以帮助一线技术人员节省高达 90%的时间。由于复杂程度增加,因此实施最佳的测试实践并采用易于使用和解读的测试工具来验证5G 网络会非常关键。
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