Современная электроника №2/2021

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2021 Тестирование устройств 5G для обеспечения электромагнитной совместимости: потребности и современные возможности Рис.1. Основные направления концепции 5G В статье рассматривается проблема проведения измерений в обеспечение ЭМС для сетей 5G NR. Анализируются особенности предусмотренного для новой радиотехнологии частотного плана и её физического уровня, из которых следуют важнейшие аспекты проведения измерений на ЭМС. Рассмотрены контрольно- измерительные решения компании Rohde&Schwarz, применимые для реализации такого тестирования в несигнальном и сигнальном режимах, в частности тестовая система R&S TS8996, специально предназначенная для тестирования устройств 5G. Николай Лемешко (nlem83@mail.ru ), Дмитрий Богаченков (dmitry.bogachenkov@rohde-schwarz.com ) Введение Развитие общества, повышение каче- ства жизни людей и научно-техниче- ский прогресс всегда были связаны с увеличением объёмов передаваемой информации. К настоящему времени потребность в автоматизации произ- водственных и транспортных процес- сов, а также в информационном обмене между индивидуальными абонентски- ми терминалами (АТ) привели к насто- ятельной необходимости внедрения сетей беспроводного доступа пятого поколения 5G, которые, обладая неко- торыми сходствами с 4G в части кодо- вых конструкций, в то же время имеют значительные отличия на физиче- ском уровне. Именно по этой причи- не в литературе, например [1], новую технологию связи обозначают как New Radio (NR), подчёркивая тем самым её революционный характер. Сферы применения сетей 5G во мно- гом определяются уровнем техническо- го развития конкретных государств, и чем он выше, тем больший охват сети могут иметь. На текущий момент в этом смысле принято выделять три основ- ных направления (см. рис. 1): 1. расширенный широкополосный мобильный доступ (eMBB) предпола- гается реализовывать в соответствии с действующими стандартами мобиль- ной связи. Это применение ориентиро- вано на потребителей мультимедийно- го контента и телекоммуникационных услуг, в том числе в виде передачи боль- ших объёмов данных; 2. обеспечение массового взаимодей- ствия между человеком и технически- ми средствами, а также между техниче- скими средствами без участия людей (mMTC) направлено на реализацию концепции Интернета вещей (IoT) [2]; 3. сверхнадёжная связь сминимальной задержкой (URLCC) предназначена для управления средствамипромышленной, транспортнойимедицинскойавтомати- зации, узлами информационных сетей. В сетях 5Gбудут передаваться беспре- цедентно большие объёмыданных при одновременно возрастающей их важно- сти и критичности. При этомчастотные планы, разработанные при внедрении 4G в отдельных регионахмира, оказыва- ются несостоятельными, т.к. не предус- матривают выделение достаточного для всех названных приложений частотного ресурса. Выходом здесь могло бы стать использование цифровой модуляции высоких порядков, однако такое реше- ние требует заметного повышения мощ- ности передатчиков базовых станций и АТ при одновременном ухудшении элек- тромагнитной обстановки [2]. Это опре- делило переход к активному исполь- зованию миллиметрового диапазона c достаточным частотным ресурсом, которое сопровождается проявлением новых радиофизических эффектов, не свойственных дециметровому иметро- вому диапазонам длин волн. Многодиапазонность работы ус- тройств 5G, а также их предполагаемая массовость определяют потребность в развитии методов и средств тестирова- ния, которые отвечали бы современно- му уровню автоматизации и техниче- ского прогресса. В настоящей работе будут рассмотрены решения компании Rohde&Schwarz, предназначенные для проведения такого тестирования для целей обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС). Особенности частотного плана сетей 5G Наиболее важные в части частотного планирования отличия сетей5Gот пре- дыдущегопоколенияцифровойподвиж- ной связи заключаются вшироте охвата и количестве потенциальных абонен- тов, а также внеобходимойпропускной способности. Этиособенностипривели к невозможности простого заимствова- ния частот у более раннихрадиотехноло- гий, например3G/4G, ипредопределили переход 5G в сантиметровый и милли- метровыйдиапазоныволн, где имеются свободные полосы частот шириной до нескольких гигагерц. Поэтому уже в пер- выхредакциях спецификацииконсорци- ум 3GPP, развивающий технологию 5G, принялрешение оподдержке диапазона от 1 до 52,6 ГГц [3]. Использование мил- лиметрового диапазона сопровождает- ся следующими проблемами: ● затрудненоиспользованиеширокона- правленных антенниз-за значительно- го увеличения потерь на распростра- нение электромагнитных волн; в ряде случаев требуется применение антен- ных решёток для формирования диа- граммнаправленности с узкимлучом; ● для частот выше 50 ГГц наличие ги- дрометеоров, в т.ч. тумана, увели- чивает потери на распространение электромагнитных волн на десятки децибел;