请简要谈下对5G技术的认识(认识5g信号5g的认识教案)
根据3GPP标准,FR1频段5G NR的最大可部署带宽达到100MHz,这对于一般接收机来说是比较困难的。
为了分析5G信号,我们使用USRP X310和UBX-160 RF子板。
UBX-160 RF子板是一款全双工收发器,可调频率范围为10 MHz至6 GHz,瞬时带宽高达160 MHz。对于发射机应用,UBX-160在10MHz到6GHz整个频段支持的最大带宽为160MHz;对于接收机应用,UBX-160在10 MHz至500 MHz的频率范围内支持84MHz的最大瞬时带宽,在500 MHz至6 GHz的频率范围内支持160MHz的最大瞬时带宽。
USRP X310是一款性能优异的高端软件无线电设备,服务于新一代软件无线电的设计和开发。它支持多种接口,包括千兆RJ45(25毫秒/秒)、10千兆SFP+(200毫秒/秒)和PCIe x4(200毫秒/秒)。为了观察和分析5G NR信号,这里使用的是10G SFP+接口。为此在上位机配置Intel 520-DA2 20千兆网卡,两者通过10千兆SFP+高速线缆连接。
下图显示了为此开发的上位机软件界面:
上位机软件界面
首先通过频谱观察,在2515MHz-2615MHz和3400MHz-3500MHz发现疑似100MHz带宽的5G信号,于是利用上述软件的采集存储功能对信号进行采集存储(上位机配备raid磁盘阵列,保证了数据下降的速度)。
通过对采集到的信号进一步离线分析,确认为5G NR信号(分析原理稍后详述)。
对于2515MHz-2615MHz信号,中心频率设置为2580MHz,而不是2565MHz,因为在观察频谱时,发现该信号旁边部署了两个带宽为20MHz的LTE信号,采样率为184.32MHz,整个采集信号的频谱图如下:
私营部门司:NR+LTE
可以看到左边有一个100MHz带宽的信号,右边有两个20MHz带宽的信号。信号的时域波形如下:
时域波形:NR+LTE
通过频移滤波,我们只提取了2515 MHz到2615 MHz的5G NR信号。频谱和时域波形如下
PSD: 5G NR @ 2565MHz
时域波形:5G NR @ 2565MHz
对比以上两个时域波形可以发现,滤除4G信号后,单个5G信号在时域上仍然稀疏,基本可以断定当前4G业务仍然比5G业务繁忙。
对于3400MHz-3500MHz信号,设置中心频率为3450MHz,采样率为184.32MHz,得到如下图的频谱图和时域波形。
PSD: 5G NR @ 3450MHz
时域波形:5G NR @ 3450MHz
其中,频谱中3502MHz左右的峰值并不是实际信号,而是接收机不完善因素造成的杂散信号,可以忽略不计。
对比两个5G信号的时域波形可以看出,两者承载的流量基本相同。