5G终端电磁兼容测试研究

吕哲

（中国电子科技集团公司第三十三研究所 山西省太原市 030000）

中国移动网络通信系统研发、升级、优化与创新等研究历程已将近40年，电磁兼容测试问题一直贯穿于移动通信网络建设发展进程。随着我国当代社会移动通信网络系统在工业生产、航空航天甚至民用经济中的快速发展与腾飞，增强移动带宽、增强可靠性、强化通信能力以及扩大机器内通信的技术应用范围，将移动通信网络广泛应用于智能家居、智能工业制造、智能城市建设以及自动驾驶等诸多领域，在无限网络技术相互连接所构造的设备通信复杂电磁环境下，想要实现先进的技术保障和优良的产品性能，电磁兼容能力不可忽视。因此，对各领域中5G 移动网络通信终端设备进行电磁兼容测试及性能评估，降低移动网络通讯系统中由于电磁兼容问题而造成产品性能下降或功能丧失，将会为5G 网络通信在各行各业中的应用奠定坚实的技术基础。因此，本文对5G 终端设备兼容测试的相关研究与探讨，也就具备重要理论意义和现实价值。

1 5G终端电磁兼容问题

1.1 5G终端设备特性

与2G、3G 甚至4G 无线移动网络通信设备终端相比，5G 移动网络通信设备展现出大量的技术革新。整体而言，5G 移动网络无线通信设备工作频率更高、测试频率更高，产品形态更加复杂、面临的电磁环境更加复杂，工作状态更多、配置更加多元化，技术参数更多、设置更加复杂。

就工作状态多、配置组合多而言，5G 移动网络通信无线终端设备组网方式主要可分为独立组网和非独立组网两大类别。不同组网方式下，又可进一步分单载波与多载波聚合模式，且载波聚合还可进一步分为带内载波聚合和带间载波聚合。图1即为5G 无线终端设备独立组网模式结构示意。

就技术参数多、设置非常复杂而言，为了满足5G 移动网络通信系统可靠性要求以及其他应用需要，5G 设备技术参数较多，参数设置灵活多变且复杂程度高，存在着不同参数设置模式和选择模式。

1.2 5G终端电磁兼容问题分析

5G 终端电磁兼容问题主要体现在增强移动带宽、海量机器内部通信困难度增大和高可靠与低时延业务同时涵盖等三大方面。就高可靠和低时延业务同时涵盖而言，由于5G 网络通信技术应用广泛的重要原因即较高的可靠性和较低的业务时延，无人驾驶、远程驾驶甚至智能工厂建设等在该特性上得以发展。也就是说，高可靠与低时延业务是5G 移动网络通信系统发展的重要支撑，该特性也就给终端设备电磁兼容带来了巨大挑战，使利用5G 网络通信技术的相关电子设备必须具备良好的抗干扰性能，直接淘汰了部分抗干扰性能较差的电子设备，使其无法应用于5G 移动网络通信的智能发展。

2 5G终端电磁兼容测试的必要性

电磁兼容是保障终端设备使用功能正常发挥的基础和前提，例如在手机维修时，维护检修人员第一步即将以电磁兼容测试判断手机设备的运行路线，排除电磁兼容问题后再查找其他原因维修手机故障，由此可见电磁兼容在终端设备功能正常发挥中的重要价值。全球诸多国家正致力于发展5G 移动网络通信系统，也就必须具备强大的技术支撑，拓宽当代工业经济与社会经济发展。5G 移动网络通信系统影响广泛，能推动诸如航空航天、智能城市与智能工业等诸多领域的同频进步，电磁兼容作为5G 移动通信发展的重要内容，在通信系统组成过程中，终端设备所占据的较大比例远远超过其他基站设备。同时，在5G 移动通信技术快速发展的同时，终端产品种类较多，情况复杂度随之提升，产品电磁兼容问题进一步凸显。解决移动网络通信系统终端设备电磁兼容问题，不仅是为了提升不同设备之间的兼容性，更为稳定5G 移动网络电磁环境，为5G移动通信技术与终端设备彼此良好适应、共同发展做铺垫。

3 5G终端电磁兼容标准

3.1 5G终端电磁兼容标准

从传统模式下的移动网络通信设备终端系统的电磁兼容测试经验来看，绝大部分是通过产品电磁兼容测试结果，制定相对应的产品标准。目前，全世界范围内的诸如欧洲电信标准化协会、中国通信标准化协会等诸多组织，正不懈努力制定适合5G 移动网络通信终端的电磁兼容标准。一般而言，移动网络通信终端产品电磁兼容标准的制定主要参考无线网络通信系统中无线传输接收标准，再结合产品电磁兼容问题以及电磁兼容测试时被测设备的工作状态及性能参数，判别相关通信指标，制定符合无线网络通信系统终端产品参数信息以及无线传输和接收标准的电磁兼容标准。

3.2 ETSI的5G终端电磁兼容标准

欧洲电信标准化协会早在2019年已完成第一版5G 移动网络通信系统终端产品接入无线电频谱协调标准的草稿文件，该标准5G终端电磁兼容标准的制定提供了相关依据。同时，欧洲电信标准化协会将2G、3G 甚至4G 蜂窝通信终端设备的电磁兼容标准由传统的多个标准合并为统一标准，在该统一标准上进一步增加了5G 移动网络通信终端电磁兼容测试方法、测试要求以及测试参数等内容，不再为5G 移动网络终端产品电磁兼容设置单独标准。

3.3 3GPP的5G终端电磁兼容标准

3GPP 在2017年首次冻结了5G NR 标准，而该被冻结的标准中，与5G 移动网络终端电磁兼容标准紧密相联的即为TS 系列标准，所有系列标准都是5G 移动网络通信系统中用户设备无线传输和接收时的规范，而该系列标准进一步将5G 频率划分为两个频率范围。在此过程中，FR1 部分频率为450MHz～6000MHz，而FR2 部分频率为24250MHz～52600MHz，完成的FR1 部分中的相关规范，涵盖了诸多关于电磁兼容测试时的带宽参数、资源块参数、调制方式以及速率参数等，为以后进一步完善5G 移动网络终端电磁兼容标准提供了可能。

3.4 CCSA的5G终端电磁兼容标准

中国通信标准化协会终端电磁兼容标准依赖于《蜂窝式移动通信设备电磁兼容性的要求和测试方法》18 部分中关于5G 移动网络用户设备和辅助设备这一章节，相关通信参数参考5GN 标准中的TS 系列标准。该5G 终端电磁兼容标准在2018年9月完成第一版初稿，并于2019年3月完成征求意见，强化了对FR1 部分的编写，但并未编写FR2 部分。同时，中国通信标准化协会中关于5G 终端FR1 部分的骚扰类测试参数比起第四代移动网络通信系统中终端电子设备骚扰类测试存在些微变化，除辐射伞状测试限值发生变化外，其他测试项目、测试方法以及测试场地和限制等均未发生。此外，由于骚扰类测试的基础标准并未发生变化，因此5G 移动标准基础仍旧适用。

4 5G终端电磁兼容测试

4.1 双连接频段的配置

在5G 移动网络通讯系统终端电磁兼容测试过程中，双连接频段的配置及其兼容测试，应对其带内连接和带间双连接配置模式均进行测试。针对带内双连接模式，在辐射杂散骚扰测试中，被测试的终端通信设备均支持所有频段的配置，因此，应将所有频段设备进行单独测试。针对带间双连接频段模式，支持频段数量的高中低值进行分别测试。例如，选择两个频段、四个频段或六个频段的双连接方式，进行分别测试。当进行连续骚扰抗扰度试验时，应支持频段数量的高值和低值，对其分别测试并探究。

4.2 被测设备参数的设置

在5G 移动网络通信终端电磁兼容测试时，被测设备的参数设置应进行严格考量，结合不同参数设置方式进行电磁终端设备的兼容测试。

4.3 双连接配置示例

在5G 移动网络通信系统以非独立组网模式进行设备连接时，设备的电磁兼容测试中双连接频段的配置以及参数设置应进行一一对应组合，且对每个组合进行不同测试。以辐射杂散骚扰测试为例，当双连接配置中5G 移动网络通信系统被测设备支持3GPPTS 中所规定的双连接配置时，则辐射杂乱骚扰测试中带内双连接模式的配置参数。针对辐射杂乱骚扰测试，5G 移动网络通讯系统终端被测试设备应根据相对应的标准规定进行参数设置，且按照其建议的测试方式最少测试27 次左右。

4.4 OTA终端测试

OTA 终端测试是现阶段常用的主流测试方式，也是各大运营商常用且主推的重要测试方法，主要是为了验证无线终端设备与网络的连接能力以及终端第三方使用者对辐射和接收性能的影响，主要借助三维空间测试方式完成测试内容。在任意方面测试过程中，仅仅需要自由空间和带人头模型两种情况下的测试结果，即可得出辐射功率和接收灵敏度最终测试结果。但当天线存在时，则还需增加天线拔出和缩回两种状态下的测试数据，为最终辐射功率和接受灵敏度测试提供数据支持，图2即为OTA 测试系统图。

图1：5G 无线终端设备独立组网模式结构示意

图2：OTA 测试系统图

5 电磁兼容测试面临的问题

在5G 移动网络通信设备电磁兼容测试过程中，由于5G 系统终端设备刚进入实际应用阶段，即产品应用处于需求满足初级阶段，技术及其配套设施等可能影响电子设备的进入测试。因此，电磁兼容测试过程中还存在一定问题，例如，测试标准有待完善、设备配置选择困难度较高、链接链路建立困难、性能指标实时监控困难以及支持的应用组合较少等诸多问题。以链路链接建立困难而言，由于5G 移动网络通信系统中无线终端设备与5G 综合测试仪均处于技术不断变化阶段，测试5G 设备终端与测试仪器很难进行一对一的通信连接，很容易出现各种状况而需进行不断调试。

6 结论

5G 移动网络通信技术作为无线网络通信发展的重要节点，全球各个国家正积极发展5G 移动网络通信技术，为扩大其应用场景和应用范围作出不懈努力。中国、美国、欧盟等一直致力于5G 移动网络通信技术的不断进步，电磁兼容作为5G 移动网络通信发展的重要技术支撑和发展契机，OTA 终端测试、双连接配置等技术水平的提升，测试标准不够完善、设备配置选择困难度高、链接链路建立困难等电磁兼容问题的解决，能为5G 移动网络通信技术的发展做出重要贡献。