LTEV2X终端实验室射频、性能测试方法研究
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Technology Study技术研究DCW13数字通信世界2019.01LTE-V2X 技术和802.11P 技术是目前国际上两种主流的V2X (vehicle to everything )应用技术。
其中,LTE-V2X 技术能够在高速移动环境中提供低时延、高可靠、高速率、安全的通信能力。
LTE-V2X 通信的基本元素包括:车载单元(On board unit ,OBU )、行人(Pedestrian ,P )、用户类型路边单元(UE-type Road Side Unit ,UE-type RSU )、基站类型路边单元(eNode B-type Road Side Unit ,eNode B-type RSU )、基站(E-UTRAN )等。
具体通信模式包括V2V (Vehicle-to-Vehicle )、V2I (Vehicle-to-Infrastructure )和V2P (Vehicle-to-Pedestrian )等。
LTE-V2X 设备的网络连接模式,按照通信方式不同可以分为直连模式和网联模式:直连模式是不经过基站的通信模式,称为PC5口通信模式;网联模式是经过基站的通信模式,称为UU 口通信模式。
由于现阶段实验室测试在组网方面的局限性,无法完整的体现V2X 网络,因此本文主要讨论针对PC5口通信模式的测试方法研究。
LTE-V2X 的国际标准发展历程是3GPP 在R12和R13中推出了D2D 通信模式。
2015年年初,3GPP 在D2D 通信模式的基础上,正式启动基于LTE-V2X 的技术需求和标准化研究。
2015年初,3GPP 需求工作组开展了LTE-V2X 需求研究,于2016年3月结项;2016年年初,3GPP 架构工作组启动LTE-V2X 架构研究,于2016年12月结项;2015年7月,3GPP 无线技术工作组开始LTE-V2X 空口技术研究,于2016年6月结项;2015年12月,3GPP 启动基于LTE PC5接口的V2V 项目,于2016年9月结项;2016年6月,3GPP 启动基于LTE 的V2X 业务项目,于2017年3月结项。
在测试标准方面,2018年7月,由国家无线电监测中心检测中心牵头编写的《基于长期演进技术(LTE )的车联网终端射频和通信性能》系列团体标准正式发布。
[1]作为LTE-V2X 终端设备研发阶段及正常组网工作的技术保证及必要条件,需进行相对全面的实验室性能测试;同时,由于LTE-V2X 设备是与安全相关的无线电设备,按照我国无线电设备的管理规定及相关技术要求,需对其射频特性进行测试。
以上的实验室测试将为LTE-V2X 终端的外场测试、商用及生态圈的完善做好技术准备工作。
1 实验室射频测试LTE-V2X 终端的实验室射频测试是验证LTEV2X 设备使用频率和射频相关指标的基础工作。
在工作频率和设备技术要求方面,我国于2018年10月正式发布了《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz 频段的管理规定(暂行)》,可作为此项测试的指标依据。
LTE-V2X 终端射频指标总体要求是:对于使用5905-5925MHz 频段的OBU 终端和RSU 终端,一方面要求能够产生符合标准要求的有用信号,另一方面要求把无用发射控制在一定水平之内。
[2]1.1 测试项目及技术指标LTE-V2X 终端实验室射频测试项目分为5个部分,技术要求参考标准3GPP TS 36.101,测试项目如下:(1)最大发射功率。
确定终端的发射功率是否符合标准要求。
如果终端最大发射功率过大,会对其他信道或系统造成干扰,最大发射功率过小会造成系统覆盖范围减少。
按照3GPP 标准要求,LTEV2X 系统的OBU 终端和RSU 终端的发射功率应在23dBm ±2dB 范围内。
在我国,无线电发射设备需要符合我国的无线电管理规定。
根据《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz 频段的管理规定(暂行)》,针对LTE-V2X 终端直连通信设备发射功率测试有效全向辐射功率(Ef fect ive Isot ropic Radiated Power ,EIRP )。
[3]表1设备发射功率限值LTE-V2X 终端实验室射频、性能测试方法研究杜 昊,吕玉琦,丁启枫(国家无线电监测中心检测中心,北京 100041)摘要:随着5G 时代的到来,车联网将借助通信技术的发展,实现车与车、车与人、车与网络平台的全方位连接,以提升汽车智能化和网联化水平。
LTE-V2X 技术是车联网通信中重要的技术组成部分,是3GPP(第三代合作伙伴项目)组织在Release 14由D2D (Device-to-Device)直联通信演进得到的新型V2X 通信技术。
实验室测试是LTE-V2X 终端产业化的基础与保障,本文从LTE-V2X 终端的实验室射频和性能测试意义入手,讨论其各项测试指标和测试条件,最终研究得出适合现阶段标准发展的实验室测试方法,为LTE-V2X 终端的商用提供实验室测试基础。
关键词:LTE-V2X ;车联网;射频;性能doi :10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.01.006中图分类号:TN92,TH834 文献标示码:A 文章编码:1672-7274(2019)01-0013-03Research of Test Methods of LTE-V2X Terminal for RF and Performance in LaboratoryDu Hao,Lv Yuqi,Ding Qifeng(The State Radio_monitoring_center Testing Center ,Beijing ,100041)Abstract :Telematics will realize the all-around connection between vehicles ,vehicles and people ,and vehicles and network platforms with the development of 5G wireless communication technologies ,that aim to improve the level of interconnection and intelligence of telematics.LTE-V2X technology is an important technical component of telematics.It is a new V2X communication technology developed by The 3rd Generation Partnership Project (3GPP )in Release 14 comes from D2D (device-to-device )direct boratory test is the basis and guarantee of terminal industrialization for LTE-V2X technology.This paper begins with the LTE-V2X terminal ’s RF and performance test in laboratory ,further discuss test indicators and conditions ,finally ,obtain the test methods in laboratory that are suitable for the current standards ’ development.All the jobs above provide a test foundation for commercial of LTE-V2X terminals in lab.Keywords :LTE-V2X ;telematics ;RF ;performance 作者简介: 杜 昊,通信作者,男,1985年生,硕士,工程师,主要研究方向为车联网、无线充电、电磁兼容等领域的无线电检测技术及相关频谱规划研究。
吕玉琦,女,1991年生,硕士,助理工程师,主要研究方向为无线电频谱划分和兼容性分析,智能网联汽车性能分析。
丁启枫,男,1990年生,硕士,助理工程师,主要从事车联网等领域的无线电检测技术及政策研究。
14DIGITCW2019.01(2)频率范围。
频率范围是指设备工作时发射信号的频率范围。
设备占用频率范围由功率包络占用的最低频率(f L )和最高频率(f H )决定。
LTE-V2X 系统的频率使用范围限值为5905MHz-5925MHz 。
(3)占用带宽。
占用带宽用于检验发射机的发射带宽是否超出其正常工作的频谱范围,以避免对其他通信系统的干扰。
LTE-V2X 系统的OBU 和RSU 终端占用带宽应小于或等于20MHz 。
(4)频谱发射模板。
针对LTE-V2X 直连通信终端设备,频谱发射模板是测量偏移载波中心频率为0-25MHz 的频谱杂散能量。
具体指标要求见表2:表2设备频谱发射模板(5)杂散发射。
发射机的杂散辐射是指除带外杂散以外由谐波发射、寄生发射、互调产物及频率转移产物等产生的非期望发射,需要进行严格的限制,否则会对其他用户的系统造成严重的干扰。
在我国,根据《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905- 5925MHz 频段的管理规定(暂行)》,通用无用发射要求应符合表3要求:表3设备杂散发射限值1.2 测试方法LTE-V2X 终端射频测试配置如图1所示,占空比测试配置如图2所示。
射频测试中,所有测试项的配置不变。
图1实验室射频测试配置图2 设备占空比测试配置1.2.1 发射功率测试方法(1)配置被测设备,使其工作在3GPP T S 36.101要求Power Class3最大输出功率状态下。
(2)通过适当的衰减器,将被测设备连接到一个匹配的二极管检波器或同等装置上。
二极管检波器的输出端应连接到一个示波器或同等功率测量设备的垂直通道上。
二极管检波器和示波器的组合应能够准确地复现发射机输出信号的占空比。
(3)将频谱仪中心频率设置为被测设备的工作频率,使用RMS 检波方式,RBW (Resdut ion Bandwidth ,分辨率带宽)设置为100kHz ,VBW (Video Bandwidth ,视频带宽)设置为3倍或10倍于RBW ,扫频宽度为2倍的标称带宽。
(4)记录最大功率输出数值“A ”和占空比,根据式(1)得到等效全向辐射功率。