5G来了，你知道5G频谱信号长什么样吗？

2020-09-21

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原创者： 安立通讯科技Anritsu

背景


5G是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G、3G和2G系统之后的延伸。5G NR的频率分两个频率范围（FR）：频率范围FR1即通常所讲的5G sub-6GHz（6GHz以下）频段，现在上限频率已经提升到了7.125 GHz，下限频率也调整到410MHz；频率范围FR2则是5G毫米波频段，24.25 GHz到 52.6 GHz，这段频谱的电磁波波长大部分都是毫米波级别的，因此也叫毫米波（严格来说大于30 GHz才叫毫米波)。

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图1 5G NR频率划分示意图


目前我国仅对FR1的频段进行了分配：


中国移动：

  • 2515MHz-2675MHz，共160MHz，频段号为n41

  • 4800MHz-4900MHz，共100MHz，频段号为n79

中国电信：

  • 3400MHz-3500MHz，共100MHz，频段号为n78

中国联通：

  • 3500MHz-3600MHz，共100MHz，频段号为n78

中国广电：

  • 703MHz-733MHz/758MHz-788MHz，共60MHz，频段号为n28

  • 4900MHz-4960MHz，共60MHz，频段号为n79


实时频谱分析仪与传统频谱分析仪的差异


实时频谱分析仪的FFT采用无缝处理，采集数据的同时在后台做大量的FFT运算，数据处理的速度远大于数据采集的速度，可一次性对整个跨度(Span)内的信号进行快速处理。当处理速度大于采集速度的时候，可以保证在一直采集信号的同时，频谱仪也能对采集到的信号进行处理，不存在遗漏信号的问题。


所以，相对于传统频谱分析仪，实时频谱分析仪在测量时变信号的时候，就显得尤为有用。


表1 实时频谱分析仪与传统频谱分析仪的主要差异对比

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实时频谱模式下的5G信号频谱



现在大家都经常听到“5G”这个名词，那你知道5G信号在频谱仪上到底如何呈现吗？下面我们就来看一下目前国内运营商的5G信号频谱到底长什么样子：


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图2 中国移动 n41频段 5G NR频谱实测图


上图即为中心频率为2.565 GHz的中国移动的5G频谱，但因LTE尚未完成清频，所以，100 MHz的5G频谱带内尚有多个20 MHz的LTE信号。同时，因为现阶段5G终端相对于LTE终端要少的多，所以，从频谱上来看，LTE频谱信号的占用度更高。而5G信号频谱只有SSB信号处于常发状态，其他业务数据较少，主要以冷色调显示。


如第二章所述，在这种情况下，如果使用传统的扫频式频谱分析仪，就只能看到一个波形包络，而无法如此清晰的观察到5G信号带内同频的LTE信号以及5G SSB信号了。


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图3 中国电信 n78频段 5G NR频谱实测图


3.45 GHz为中国电信的5G信号的中心频率，其中很明显可以看出左侧即为SSB信号。因SSB信号处于常发状态，所以，颜色相对的显示为暖色。同时也可以注意到不同于LTE时代的SSB信号在频谱中间位置，5G信号的SSB会有明显的偏移。


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图4 中国联通 n78频段 5G NR频谱实测图


在中国电信的相邻的高频部分，即为中心频率为3.45 GHz的中国联通的5G信号频谱。因为联通与电信的5G频率相邻，这也为两家运营商共建5G提供了便利。

以上测试结果是使用安立 MS2090A实时频谱模式在外场测试得到的结果，下面我们再看一下5G 低数据传输模式和5G 满数据传输模式下的实测图：

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图5 中国电信5G低数据传输模式

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图6 中国电信5G满数据传输模式


在图6中，可以很明显的看到SSB信号。而在图7中，满数据传输模式下，不仅功率相对于低数据传输模式要高，同时，频谱占用度提高了很多。通过实时频谱的密度谱显示功能，可以帮助我们掌握5G网络的数据业务情况，以及在一定程度上反应出终端的实际活跃程度。


MS2090A 频谱分析仪


安立公司最新的频谱分析仪平台，内置多种测量功能，包括高达110 MHz实时带宽的频谱分析仪、5G NR下行信号解调分析、5G基站识别和覆盖等功能，满足多种复杂的外场测试需求和应用需求。

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