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安立技术文章:浅论5G基站的EIRP测量


  来源: 安立通讯科技Anritsu 时间:2020-11-18 编辑:清风
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背景


过去,大多数无线通信系统使用宽波束或者全向天线发射机,可以很容易的对发射机功率进行直接测量,例如使用吸收式功率计或其他测量仪器进行直连测量。由于发射天线波束较宽,能量不集中,很难在空口搜寻到峰值EIRP辐射功率。并且RRU和天线一般采用分立设计,且MIMO天线数量有限。因此对发射机的辐射功率测量,往往采用直连传导测试,而不采用空口方式的EIRP测量。


但是对于5G NR,由于采用了更为复杂的AAU结构,以及Massive MIMO天线阵列,传统的直连传导测试很难做到(除非基站厂家支持)。随着有源天线在5G基站中的大量应用,以及AAU单元结构上的改变,需要工程师能够使用更有效的方法对发射机辐射功率进行测量。


EIRP通常用来在空口衡量带有方向性的发射机的定向辐射功率。相对于没有增益的全向天线辐射功率,EIRP更能准确的评估具备方向性的发射机实际发射功率。其公式表示如下:

EIRP = Pt + Loss - Ga

Pt:接收功率(dBm)

Loss:空气中的路径损耗 (dB)

Ga:接收天线增益 (dBi)


图 1 EIRP定义图解


为什么是EIRP?


为了实现良好的设计性能,5G基站必须使用可动态控制的有源定向天线,同时向多个方向发射信号波束。这个功能的实现必须依赖于天线矩阵或阵列天线,每个天线矩阵或阵列天线馈入不同相位的信号。在距天线的最小距离处,这些信号组成不同辐射方向的波束信号。


图 2有源天线阵的波束成形


绿色波面表征同相阵元产生的信号面;橙色波面表征不同相位的阵元产生的信号面


有源天线不仅可以动态地调节波束方向,还可以进行波束赋形,以缩小功率聚焦范围,将能量集中到所需的方向上,或者将波束扩展到更多的广播中。这样做会改变增益,从而影响输入功率。因此,业内认为,外场测试的时候,最有用的功率测量方法是EIRP。因为考虑到路径损耗,EIRP为操作人员提供了一个可靠的信号强度指标,显示出小区内任何位置的信号强度。


MS2090A的EIRP测量


安立公司的Field Master Pro MS2090A手持式频谱分析仪,在5G基站的EIRP测量方面有着诸多独到之处。这包括足够的带宽对100MHz或更宽的信号进行精确测量,以及更高的灵敏度和更低的噪声电平,这些都有助于精确的EIRP测量。


安立MS2090A提供的EIRP测试功能优点:

1、通过手动测量位置距离基站天线距离,便可自动得到发射信号的路径损耗;

2、输入接收天线增益,电缆损耗等参数进行自动扣减;

3、图形化测试界面,测量结果一目了然;支持多种显示模式,Quick View (图3),以及Channel spectrumpower vide (图 4)

4、支持3GPP TS38.141 规定的双极化EIRP功率测量。通过手动改变单极化测试天线的极化方向,仪表自动记录测试数据,并将两个极化方向功率合成为总EIRP功率。

5、支持时域同步触发EIRP功率测量;

6、支持限制线告警功能;


图3 EIRP-Quick View 测量界面


图 4 EIRP 信道频谱测量模式


通过峰值EIRP的搜索,能够测量到5G NR的波束扫描和功率覆盖范围。利用此功能可测量5G基站跨扇区扫描的多达8个广播波束中的EIRP。


在实际测量当中,由于基站实际发射功率根据服务终端的数量,数据下载业务量进行动态调整,因此峰值EIRP很难通过对当前基站测量得到。如果需要评估峰值EIRP,需要基站工作在满数据业务模式。


关键词:安立 频谱分析仪 5G基站 EIRP测量    浏览量:623

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