标签: 5G通信

在当今数字化、信息化的时代，通信技术的发展已成为人类社会进步的重要推动力之一。随着通信网络的不断发展和扩展，对于高速、可靠、高带宽的数据传输需求日益增加，而高速光耦作为一种关键的光电器件，在通信领域的应用备受关注。 高速光耦是一种能够实现光信号和电信号之间高速、精确转换的器件，通过光学和电学的相互作用，实现光信号到电信号或电信号到光信号的转换。在通信领域，高速光耦发挥着重要的作用，主要体现在以下几个方面： 提高信号质量与稳定性： 光耦具有优秀的电气隔离性能，能够有效地隔离噪声和干扰，提高信号的传输质量和稳定性。在5G/6G基站和终端设备中，高速光耦可以应用于信号传输路径上，减少信号衰减和失真，提升网络覆盖范围和信号质量。 促进设备兼容性： 光耦作为一种标准化的接口器件，可以实现不同厂商设备之间的互连互通。通过采用统一的光耦接口标准，可以降低设备间的技术壁垒，提高设备的兼容性和互操作性。 支持高速数据传输： 高速光耦可以实现快速响应和高精度的传输，其速率可以达到Gbps级别，满足5G/6G通信对高速数据传输的需求。在5G/6G通信网络中，高速光耦可以将电子信号转换为光信号，并通过光纤进行长距离、高速率的数据传输。 提升网络安全性能： 高速光耦具有良好的隔离性能，能够有效地削弱环境干扰信号，使数据传输更加可靠。在5G/6G通信网络中，高速光耦可以应用于网络安全领域，提高数据传输的安全性和保密性。 随着5G/6G技术的不断发展，对高速光耦的需求将越来越大。高速光耦将成为5G/6G通信网络中不可或缺的关键器件之一，为5G/6G通信技术的发展提供有力的支持。同时，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，高速光耦在5G/6G通信领域的应用也将更加广泛和深入。

韩国的国家监管机构韩国通信委员会（KCA）计划在德思特频谱仿真平台HTZ Communications的支持下加快扩大无线电接入范围，提升全国电信服务的质量和效率。 韩国通信委员会（KCA）在韩国的监管环境中扮演着至关重要的角色，负责通过熟练的无线电频谱管理推动广播、电信和无线电行业的发展。除了其监管职责外，KCA还承担了一些重要领域的政府支持项目。 eUM 5G项目是KCA的一项雄心勃勃的举措，旨在加强国家的数字基础设施，促进教育、制造和工业运营等各个领域的创新。通过引入私有5G网络，各行各业有望获得丰厚的好处，包括增强的移动宽带（eMBB）、超高可靠低延迟（URLL）和大规模机器类型通信（MMTC）。私有5G网络的一个关键优势是其在网络资源安全性和控制方面的无与伦比水平，超过了商业5G/4G或WiFi服务的能力。 KCA计划利用德思特频谱仿真平台HTZ Communications加速其对无线电接入的扩展，并提高韩国全境的电信服务质量和效率。德思特频谱仿真平台HTZ Communications将在eUM 5G项目中发挥关键作用。 德思特频谱仿真平台HTZ Communications能够指导并仿真从而实现分配无干扰频率和制定适应私有网络运营商独特需求的监管框架。在为5G网络划定的频谱资源中，韩国已经留出了28 GHz（600 MHz）和4.7 GHz（100 MHz）频段供私有5G使用。 ● 德思特频谱仿真平台HTZ Communications利用完全确定性的传播模型，借助3D射线追踪和大规模MIMO模拟来研究这些频率的传播特性。该分析涵盖了室外和室内场景以及室外到室内的穿透情况，确保网络性能最佳。 图：HTZ Communications具备全面的传播模型 ● 德思特频谱仿真平台HTZ Communications具备强大的GIS（地理信息系统）引擎，可以对复杂的私有网络环境进行建模，这对于无缝部署5G网络至各种地形，从城市中心到偏远的工业设施至关重要。 图：HTZ Communications具备强大的GIS（地理信息系统）引擎

随着信息化时代的高速发展，5G通信基础设施的建设不仅满足了人们对高速率、低延时等数据和信息的传输需求，也推动着新一代信息技术和实体经济的融合发展。然而，随之到来的辐射问题也成为大家关注的焦点，出于对基站辐射的担忧，有些民众甚至对5G建设“拒之千里”。 事实上，大家之所以谈“辐”色变，是由于对它的了解不够深入。今天我们就和 广电计量 基站辐射检测专家，一起来聊聊基站辐射的“真相”。 1、什么是辐射？ 由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播，而后不再返回场源的现象，叫做辐射。简单来说，辐射就是某一物体向外传送能量的方式。一般可依据其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射和非电离辐射（电磁辐射）。 在我们的生活中，辐射其实无处不在，常见的自然辐射有雷电、太阳黑子活动、宇宙射线等。此外，人类活动造成的辐射主要来源于移动电话机、无线对讲机和相关的工业、科学、医疗设备，如微波炉、交流高电压输电线、转换开关、电视机、计算机等。 2、什么是电离辐射、电磁辐射？辐射一定有害吗？ 电离辐射是指传播能量够高的辐射，电离辐射的频率在3×1015Hz以上，如X光、宇宙射线、核辐射等，这部分辐射所含的能量足够损坏DNA等分子本身的结构，对人体健康会产生较大损害。 由电场和磁场的交互变化产生电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象，叫电磁辐射，如上述提到的由移动电话机、无线对讲机、微波炉、交流高电压输电线、转换开关、电视机、计算机等设备运行产生的辐射。 电磁辐射的频率比电离辐射小得多，它的能量也比电离辐射小得多。移动通信基站属于电磁辐射的其中一种，目前使用的电磁波频率主要在600MHz-4000MHz之间，这个频率与电离辐射相比，危害是微乎其微的。 3、我国对移动通信基站电磁环境有怎样的限制要求？ 根据国家标准《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）要求，移动通信基站的限值要求如下： 4、基站产生的辐射值处于怎样的范围？ 根据我们日前在某居民区的实地检测结果，在基站周边50m范围内的居民家中，电磁辐射强度的最大值为1.45uW/cm2,该数值（远低于国家标准40uW/cm2）符合国家的电磁辐射环保标准。事实上，我国这一标准是十分严格的，远远低于其它国家或地区（美国、日本的标准为600uW/cm2，欧盟的标准为450uW/cm2）。 5、和传统基站相比，5G基站会产生更大的辐射吗？ 5G基站主要分为小于6GHz频段和毫米波频段两大范围，其中小于6GHz的频段与2G、3G和4G的辐射值差不多，毫米波频段频率虽大于24GHz，但也只是一个数量级的差距，对人体的危害是微乎其微的。 6、基站辐射检测存在哪些必要性？ 1、环保体系要求严格，相关部门将通过“双随机、一公开”的监管模式，监督通信基站是否符合环境管控规定，基站检测是企业需履行的环境保护主体责任； 2、 基站区域分布广泛，站点数量规模庞大且情况复杂，需定期检测保障基站正常、稳定运行； 3、 随着移动通信基站建设的推进，辐射安全是人们关注的焦点，需要及时开展环境检测工作，确保生态环境健康安全，对公众关切的问题做好科普宣传工作。 广电计量解决方案 在移动基站辐射环境检测领域，广电计量组建了专业的技术团队，并配备了先进的检测设备，协助企业保障基站（包括移动通信基站、雷达站）的正常、稳定运行： 在建站前，可对拟建站选址进行电磁环境检测，确认拟建站址的上下行频段电磁信号强度符合建站要求； 在建站后，可依据国家相关环保标准进行电磁辐射情况评定，协助企业确保基站辐射满足环保要求； 在基站投入使用后，对于后台监测数据异常的基站，可协助企业开展干扰源排查工作，解决上网速度慢、通话掉线、信号无法接通等干扰问题。

​ ​ 编辑 概述 通用软件无线电外设（USRP）设备是用于射频应用的软件定义无线电 (SDR)，USRP收发器可以发送和接收低于6GHz的射频信号，可以广泛应用于多种应用中，包括5G无线通信研究、雷达探测、算法开发等，来进行对无线信号传输和接收分析。 但USRP无法支持商业化的更高频率的5G毫米波通信技术，购买一台新的毫米波仪器是非常昂贵的，所以需要考虑是否可以将现有的USRP进行升级，让现有的USRP用户，可以继续使用原有的软件开发资源。 ​ 编辑 毫米波仪器的高成本和获取难度对其研究构成了障碍，虹科USRP毫米波解决方案可以解决这一问题。通过使用现有的低频仪器升级到毫米波解决方案，毫米波研究人员可以用经济的成本和更短的时间帮助推动和实现毫米波5G通信的全面普及。 如下图所示，一个完整的毫米波系统分为三部分，分别是基带、上下变频器和波束成形器。与sub 6通信系统不同，波束成形器已集成到整个通信系统架构中，因为当使用毫米波频段作为通信频率时，信号在空中衰减非常快，这就需要使用波束成形技术来增加信号强度，因此，波束成形器是毫米波通信的必要组成部分。 ​ 编辑 波束成形器也称为封装天线（AiP），它是一种可以在特定方向上进行波束成形的天线，通常包含了阵列天线、PA、LNA、开关和移相器。根据电磁波理论，通过调整天线元的相位输出，可以在特定方向产生最大的电磁波能量传输，这就是波束成形的原理，如下图所示。 ​ 编辑 将下图USRP架构图和前面的毫米波系统架构图进行对比，可以发现USRP能够作为一个完整的基带硬件使用，此时USRP的RF端口就是毫米波仪器的中频（IF）端口。使用虹科TMKTEK UD Box 5G作为辅助上下变频器，经过中频信号到毫米波频段的上下变频，再加上波束成形器，就构成了完整的毫米波硬件架构。 ​ 编辑 但仅有的功能是不够的，还需要确认毫米波系统收发端的信号质量，以确保它可以用于各种场景中，这里需要使用误差矢量幅度（EVM）作为信号质量指标。EVM用于量化无线电发射器或接收器性能，由理想发射器发送或由接收器接收的信号将在理想位置具有星座点。然而，各种问题都可能导致实际星座点偏离理想位置，EVM是衡量偏离理想位置多远的指标，噪声、失真、杂散信号和相位噪声都会降低EVM，因此，EVM提供了无线电接收器或发射器全方位的质量测量。 解决方案 根据前面提到的概念，将所使用USRP和虹科上/下变频器进行构建和测试。如下图所示： ​ 编辑 硬件安装 虹科双通道上/下变频器有4个端口，两个IF和两个RF端口。这里把USRP射频看成一个中频信号，所以将USRP的发射端和接收端分别接在UD Box 5G的IF口上。由于UD Box 5G是双向的，所以无需关注哪个端口连接Tx，哪个端口连接Rx。 ​ 编辑 接下来，将UD Box 5G的两个RF端口连接到波束成形器上，完成基本的硬件架构连接，最后，将二者连接到计算机上，如下图所示，可以下载并安装配套软件，来通过GUI来配置设置。 ​ 编辑 软件安装 下载控制软件并进行安装，安装完成后继续配置硬件设备，不需要运行多个配置窗口，因为软件可以控制和配置多个UD Box设备。点击“Scan Local Device”中的UD Box图标，进入UD Box 5G的配置设置。 需要确认信号亮红灯，表示UD Box 5G的PLL被锁定，然后配置RF频率、IF频率（USRP的收发器频率）、LO频率（这里可以选择 High-Side injection (HIS) 或 Low-Side injection (LSI) ①）和带宽②，然后保存配置。 注： ① 由于LO和RF的频率范围均为24-44GHz，当RF设置为最大值和最小值时，可能只能使用单侧注入； ② 此设置帮助我们计算是否会出现谐波干扰，出现干扰时会以黄色字体表示警告； ③ UD Box 5G高级设置——参考源：100 MHz时钟源，通道控制：开/关，参考控制：时钟开/关，输出电压：开/关。 ​ 编辑 测试 首先启动USRP收发器，以查看集成上下变频器和波束成形器后的信号质量，运行LabVIEW，在项目名称“LTE Design USRP RIO v19.5”下创建一个模板，然后单击创建。 ​ 编辑 在出现的LTE Application Framework操作界面里设置USRP“RF TX Power”为5dBm，经过上下变频器的信号衰减、波束成形器的信号增益、空中衰减后，信号强度约为35dBm，星座图和EVM都表明信号强度良好。 一旦测量并确认信号准备就绪，就可以控制波束成形器的波束成形角度，观察并记录信号强度和EVM的变化。这里的初始状态，发射器和接收器之间的夹角为0°，GUI也设置为0°。 ​ 编辑 如果将发射器转动-30°，会发现信号强度变弱，EVM也变差： ​ 编辑 这是因为发射端的能量没有指向接收端，不是无线通信的理想状态。使用波束形成器改变发射机的发射角度，将信号强度和EVM测量恢复到原始信号质量： ​ 编辑 总结 通过这个简单的测试，证明了这样的毫米波升级方案是可行的，并且具有良好的信号质量。此外，还可以使用波束成形器改变角度来提高无线通信的质量，可以利用这套毫米波设备来模拟5G通信可能遇到的问题，比如波束管理、波束算法、信道噪声等。 ​

5G是当前最受热议的无线技术之一，然而，在远未到达商业化或预商业化的阶段，面对一个未知的信道空间该如何进行探测，如何搭建信道模型，成为5G技术得以继续发展的关键所在。是德科技（Keysight）大中华区市场总经理郑纪峰日前在接受媒体采访时表示，不仅是5G通信，还有雷达和国防电子领域、卫星通信的地面监测，都采用了多天线阵列，所有这些应用都要求测试设备有更多的通道。而模块化仪器的显著特点就是可以扩展更多的通道，其可扩展性、灵活性都非常适应5G时代的需求。 是德科技大中华区市场总经理郑纪峰 台式+模块化仪器的5G解决方案 郑纪峰表示，如果倒推五年来看，台式仪器和模块化仪器是完全不同的两条发展路线，台式和模块化仪器厂商几乎井水不犯河水。但是德看到了模块化仪器的发展潜力，尤其是随着无线通信的发展，要求测试设备能够处理更复杂的信号，并具备更高的带宽。是德将模块化的优点融入几十年在台式仪器积累的经验，果断进入了这个市场。现在看来，郑纪峰认为公司的这一决策相当正确，如果不进入模块化市场，是德将会错失发展的良机。 “模块化最大的特点是可扩展、占地面积小、升级方便。以前用台式仪表搭一个8×8的MIMO，需要信号源、频谱仪，以及其他开关和设备，整个系统搭起来，可能就像一面墙一样占地儿了，不仅浪费空间，而且成本很高。”郑纪峰表示，“由于台式仪表的特性是高性能，尤其是在某些特定要求的性能指标上，目前模块化仪表还做不到。因此对于5G这样一个面向未来的技术，是德采用了台式仪器与模块化仪器相结合的解决方案。通过模块化仪器的扩展性，能够满足未来更高的系统需求。” 【分页导航】 第1页： 5G遇上模块化 第2页： 模块化仪器新思路，参考解决方案是未来重点 第3页： 摸石头过河，5G信道探测如何实施？ 本文来自《电子技术设计》版权所有，谢绝转载。 模块化仪器新思路——参考解决方案是未来重点 郑纪峰强调，相比其他的模块化仪器厂商，是德科技的优势在于并不仅仅是提供一个硬件设备而已。因为模块多种多样，包括信号源模块、控制器等等。用软件平台和每一块仪表组成一个系统对用户来说是有难度的，因为涉及到射频微波、高速数字电路、国防电子领域等，用户在完成测试任务的时候，需要从头开始熟悉每一个模块化产品，然后才能编辑出好的测试程序。 是德科技有多种多样的软件支持，包括业界领先的矢量信号分析软件，广泛地用在信号源、信号分析以及示波器方面。此外，是德的信号源频谱仪还提供了一键测量功能，用户要测某些性能（比如邻道功率），可以一键就完成测试。如今，是德把这些专业的技术都应用到模块化仪表中，通过提供系统级解决方案，帮助用户快速完成测试。从设计仿真到研发，到设计验证，再到生产制造，是德能够提供完整的产品线帮助用户完成测试。 同时，是德也提出了新的发展思路——Reference Solution（参考解决方案）。它包括一系列的软硬件以及用户测试的专用知识，可以形成一套在70%-80%的程度上完备的系统。余下的20%-30%可进行定制化开发，可以是用户自己来完成，也可以由是德或第三方的系统集成商帮助完成。 那么，参考解决方案的好处是什么？郑纪峰表示，如果只是一个插槽，用户需要从头开始，去选不同的槽位、不同的模块、编辑自己的软件……所以要花的时间比较多。参考解决方案其实是大多数测试项目的共性，已经经过验证，而且相应的硬件组成、软件平台组成都已经搭好，它所需要的是每一个客户有针对性地完成20%-30%的定制化，因此用户需要花的时间和所面临的风险会大大降低。未来，模块化参考解决方案会是是德非常专注且会力推的方向，根据用户的具体需求，提供更为丰富的选择。 【分页导航】 第1页： 5G遇上模块化 第2页： 模块化仪器新思路，参考解决方案是未来重点 第3页： 摸石头过河，5G信道探测如何实施？ 本文来自《电子技术设计》版权所有，谢绝转载。 摸石头过河，5G信道探测如何实施？ 是德科技模块化仪器产品经理李鹏飞表示，对于5G技术来说，信道探测就如同过河之前摸水深一样，是最为基础的环节。现在大部分的移动通信频段都集中在6GHz以下，6GHz以下的频段已经非常拥挤了，如何开辟新的路径实现5G？需要探索一个未知的频段。 是德科技模块化仪器产品经理李鹏飞 支持高达 10 Gbps 空中数据速率的新技术是 5G 移动宽带通信的要求之一。为了满足这些要求，技术人员正在开发 10GHz-100GHz 工作频段的新的空中接口。5G 信道探测必须能够帮助客户快速表征这些频段的信道特性，并支持研究人员开发必要的信道模型来设计和验证候选的空中接口。是德推出的5G 信道探测参考解决方案，其目的就是加速先进毫米波5G信道模型的研究，包括超宽带和 MIMO 两大测试功能，而这两点都是测量毫米波信道和验证新空中接口标准的关键要求。 实现5G的一种技术手段是将毫米波频段应用于无线接入，然而，挑战在于行业必须首先制定出毫米波频段新的空中接口标准。首先，要提取信道参数来建立信道模型，然后将这些参数用于验证真实信道的仿真结果。其次，生成的信道模型用来开发和验证空中接口标准。以确保5G数据传输速率得以实现。那么，如何满足5G信道测量的要求呢？在毫米波频段，超宽的信号带宽，以及多信道的测试环境，同时还要了解信道的三维特性。 是德科技的5G方案，在毫米波频段能够产生高达2GHz带宽的激励信号，传送信号给天线阵列，以进行多信道测量，捕获多径毫米波测量信号，并最终提取有价值的信道特性参数。之后，即可将获得的信道参数嵌入信道数学模型中，用于实际的系统级别的仿真和模拟。该方案的主要特征包括：实时测量、天线可拓展并支持波束覆型测量、以及长时间连续的数据采集，并使得定向天线的三维信道测试成为可能。 研究人员通过系统级的校准、精确计时和同步，可以获得非常精确的绝对时延测量结果。通过使用多通道、实时数据处理技术以及 M9703A 高速数字化仪内置 FPGA 提供的信道脉冲响应数据（CIR）关联，还可以极大节省测试时间和磁盘空间。与此同时，工程师能够在 Keysight SystemVue 系统级设计和仿真软件平台上计算信道参数估值，并利用导入的信道模型对新 5G 设计执行链路级仿真和验证。 是德科技的5G 信道探测参考解决方案还能够使用 1 GHz 带宽对 4 个或 8 个 MIMO 信道实施高达 44 GHz 的发射机/接收机测试，它能够捕获多个相位相干信道，以便在 FPGA 中进行实时 CIR 数据处理。此外，通过系统级的校准和同步，能够精确计时和准确测量，并能够进行波形定制以及信道模型提取和系统集成定制。由于采用台式机、模块化仪器以及软件相结合的解决方案，因而能够提供高度的灵活性和可扩展性，从而为5G 标准的不断演进提供更多的通道和测试能力。 在这个5G 信道探测参考解决方案中，既有PXI模块化仪器也有AXIe模块化仪器，那么，在PXI阵营颇为强大的今天，是德为何在持续不断推进AXIe的应用？郑纪峰表示，AXIe相对PXI可提供更高的功率，更好的散热特性，所以在满足更高的模块化测试性能方面，AXIe将会更有优势。 【分页导航】 第1页： 5G遇上模块化 第2页： 模块化仪器新思路，参考解决方案是未来重点 第3页： 摸石头过河，5G信道探测如何实施？ 本文来自《电子技术设计》版权所有，谢绝转载。 如您对电子设计技术感兴趣，欢迎参加 2015年IIC-China秋季展 （8月31日~9月3日，深圳会展中心3号馆）。提前注册抢座，请点击或扫描下面的二维码： 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载