無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心設(shè)備檢測(cè)處副處長(zhǎng)宋起柱演講
以下是無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心設(shè)備檢測(cè)處副處長(zhǎng)宋起柱演講:
主持人:下面我們有請(qǐng)來(lái)自中國(guó)國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心設(shè)備檢測(cè)處宋起柱先生,他演講的題目是超寬帶技術(shù)試驗(yàn)與測(cè)試認(rèn)證。
宋起柱:先生們、女士們大家好!我想利用半個(gè)小時(shí)的時(shí)間和大家交流一下有關(guān)于新的設(shè)備、新的體制的超寬帶技術(shù)認(rèn)證的情況,也包括相關(guān)的一些測(cè)試技術(shù)。如果有什么問(wèn)題的話大家可以打斷我,和我一起交流。謝謝!
今天我和大家交流的有五個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題就是簡(jiǎn)單回顧一下超寬帶的技術(shù)特點(diǎn)。第二簡(jiǎn)單介紹一下超寬帶試驗(yàn)的基本情況,這個(gè)試驗(yàn)實(shí)際上主要是有我們監(jiān)測(cè)中心來(lái)組織的。第三個(gè)工作就是關(guān)于UWB的設(shè)備思考,它屬于無(wú)線電發(fā)射設(shè)備?,F(xiàn)在中國(guó)政府并沒(méi)有給予相關(guān)的政策,我想在不久的將來(lái)會(huì)有相應(yīng)的考慮??紤]之后會(huì)有一些設(shè)備的認(rèn)證和準(zhǔn)入的制度,在這里我想和大家探討一下。第四個(gè)部分我簡(jiǎn)單羅列一下超寬帶發(fā)射特性的一些指標(biāo)測(cè)試。第五是一些熱點(diǎn)問(wèn)題,留下大家探討。
超過(guò)的技術(shù)特點(diǎn)據(jù)我們了解大概有兩種主流的體制,第一就是極窄的脈沖,它相對(duì)來(lái)看是很窄的,在頻率上非常寬,最寬的時(shí)候可以達(dá)到1個(gè)G左右。但是現(xiàn)在比較普通的是100兆的樣子。下面還有一個(gè)體制就是多頻帶的技術(shù),這種技術(shù)可能會(huì)合并成很多的子帶,來(lái)實(shí)現(xiàn)超寬帶傳輸?shù)哪康?。總的?lái)說(shuō),它有幾方面的特點(diǎn),第一個(gè)就是隱蔽性非常好。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō),超窄帶的脈沖實(shí)際上彼此之間由于時(shí)間上的分離不會(huì)產(chǎn)生干擾。第二,它的多精能力也比較強(qiáng),因?yàn)閷拵П容^寬,所以它的傳輸速率相應(yīng)會(huì)有很大的提高,容量也會(huì)有很大的提升。根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)判斷它的超寬帶的穿透能力也比較強(qiáng),還具有定位的功能。這些優(yōu)勢(shì)大家也都是非常非常了解的。
圖為無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心設(shè)備檢測(cè)處副處長(zhǎng)宋起柱
但是我感覺(jué)還有一個(gè)問(wèn)題,因?yàn)樗嫉钠脚_(tái)比較寬,對(duì)現(xiàn)有的無(wú)線電的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生干擾,盡管有很多研發(fā)人員證實(shí)了干擾很小,但是起來(lái)有干擾的。同時(shí),它是低功率的、短距離的傳輸體制,它占有的容量很寬,還容易受到其他系統(tǒng)的干擾。另外,由于它有一個(gè)定時(shí)的問(wèn)題,還有一個(gè)是收發(fā)信息的承受程度。盡管是這樣的話也不會(huì)掩蓋我們超寬帶在世界乃至中國(guó)大陸的發(fā)展。這是一個(gè)主流。
經(jīng)過(guò)04年一直到現(xiàn)在我們都在跟蹤超寬帶的技術(shù),并且做了大量的試驗(yàn)工作。我們無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)內(nèi)部幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室也做了相關(guān)的試驗(yàn),通時(shí)和外面的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)和協(xié)會(huì)也做了相應(yīng)的工作來(lái)研究超寬帶的工作。今年我們監(jiān)測(cè)中心作為負(fù)責(zé)單位,負(fù)責(zé)起草了《超寬帶的發(fā)射特性指標(biāo)和測(cè)量方法》,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的起草可能要為我們將來(lái)超寬帶的認(rèn)證、測(cè)試以及準(zhǔn)入提供相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)。
超寬帶的基本情況我想簡(jiǎn)單介紹一下。在04年我們開始籌備,05年的3月份我們做了一些直擴(kuò)的CDMA的超寬帶的設(shè)備,當(dāng)時(shí)主要考慮的是對(duì)現(xiàn)有的小靈通和GSM的影響。05年我們也做了一些相應(yīng)的工作,我們和北京郵電大學(xué)做了相關(guān)仿真的方面試驗(yàn),也得出了相應(yīng)的結(jié)論。05年3月份是驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)果。在05年12月份和今年的5月份、8月份,我們的工程師也同時(shí)做了試驗(yàn),在不斷的修正我們所仿真的結(jié)果。實(shí)際上這個(gè)工作是比較復(fù)雜的。一邊仿真,一邊做試驗(yàn)。不是說(shuō)仿真結(jié)束以后再做試驗(yàn),每個(gè)結(jié)論我們都要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證,來(lái)修正我們仿真的結(jié)論。我們做試驗(yàn)和做仿真的目的是為了給有關(guān)超寬帶的技術(shù)指標(biāo)提供技術(shù)支持。這個(gè)非常非常重要。
因?yàn)橹袊?guó)大陸地區(qū)的無(wú)線電業(yè)務(wù)發(fā)展比較發(fā)達(dá),各種制式交織的比較厲害,在這個(gè)屋里面有可能有我們的G網(wǎng)也有我們的C網(wǎng)等等,要保證我們新的超寬帶的設(shè)備能同現(xiàn)有的系統(tǒng)彼此不受干擾,和平共處的來(lái)共融。在這個(gè)前提條件下保證我們超寬帶能夠很好的服務(wù)我們的行業(yè),我們整個(gè)的產(chǎn)業(yè)。
初步的結(jié)論大概情況是對(duì)現(xiàn)有的干擾確實(shí)很小。第二,對(duì)于嵌入式的設(shè)備,像在手機(jī)里將來(lái)可能會(huì)嵌入我們超寬帶的設(shè)備。一般來(lái)看,我們建議不能共用一副天線,相對(duì)來(lái)講,手機(jī)很有可能干擾我們的超寬帶設(shè)備。如果嵌入的話,最好要設(shè)計(jì)成獨(dú)立天線的設(shè)備。另外,由于超寬帶設(shè)備也屬于信息技術(shù)設(shè)備,所以說(shuō)它的相關(guān)的騷擾限制要滿足我們現(xiàn)行的9254的標(biāo)準(zhǔn)。另外一個(gè)結(jié)論就是對(duì)特色業(yè)務(wù)要區(qū)別對(duì)待,超寬帶業(yè)務(wù)雖然是低功率的,它作用幾率很近,可以用于家庭設(shè)備識(shí)別或者是短距離的通訊。實(shí)際上它對(duì)GPS或者是相關(guān)的業(yè)務(wù)還有一定的干擾,特別是對(duì)極小的信號(hào)。這也是我們?cè)谧鲈囼?yàn)過(guò)程中,現(xiàn)在沒(méi)有很詳細(xì)的資料提供給大家,但是這是我們考慮的一個(gè)因素。
因?yàn)榇蠹覍?duì)技術(shù)很了解,對(duì)中國(guó)的認(rèn)證情況不是特別清楚。我想把這片演示文檔呈現(xiàn)給大家,也希望大家了解將來(lái)超寬帶業(yè)務(wù)在中國(guó)如何銷售,銷售之前要通過(guò)哪些的認(rèn)證準(zhǔn)備。大家可以看到這張圖上面畫的是一個(gè)超寬帶設(shè)備,它的左半部分叫做規(guī)則性認(rèn)證,實(shí)際上是屬于國(guó)家強(qiáng)制性的法規(guī)性認(rèn)證,這是國(guó)際上通用的。在美國(guó)我們會(huì)有SC認(rèn)證,在歐盟會(huì)有CE認(rèn)證,在中國(guó)來(lái)講對(duì)于這種無(wú)線電設(shè)備必須要做型號(hào)核準(zhǔn)認(rèn)證。實(shí)際上他們認(rèn)證的目的基本上是相同的,就是無(wú)線電頻率的有效利用和保護(hù)。這個(gè)在CE認(rèn)證的指令的第三部分里面有明確的描述。所以推斷中國(guó)的CE認(rèn)證技術(shù),就是無(wú)線電發(fā)射的頻率和有效保護(hù)的技術(shù)。
右邊的是行業(yè)的認(rèn)證,特別是像論壇性質(zhì)的認(rèn)證,拿手機(jī)來(lái)講,如果在歐洲銷售手機(jī),必須要通過(guò)全球認(rèn)證論壇的認(rèn)證,如果是在北美銷售,要通過(guò)一個(gè)行業(yè)認(rèn)證PTCRB,DCF認(rèn)證是通過(guò)沃達(dá)豐這樣電信運(yùn)營(yíng)商和諾基亞這樣的手機(jī)制造商的合作聯(lián)盟,他們坐下來(lái)一起談,大家都認(rèn)可了這個(gè)認(rèn)證項(xiàng)目,這個(gè)手機(jī)由廠家提供給第三方的實(shí)驗(yàn)室做完測(cè)試以后提交給DCF這種組織,一旦批準(zhǔn)以后所有的運(yùn)營(yíng)商都會(huì)認(rèn)可這個(gè)新產(chǎn)品要銷售的話不會(huì)出現(xiàn)障礙。
我為什么講這個(gè)問(wèn)題?將來(lái)超寬帶設(shè)備在中國(guó)也有可能有這樣的現(xiàn)狀。對(duì)于超寬帶設(shè)備來(lái)講,由于它是無(wú)線電發(fā)射設(shè)備,它必須要做CTA,將來(lái)如果它固定在電信業(yè)務(wù)里面,也有可能會(huì)做入網(wǎng)性的測(cè)試。這是中國(guó)比較特殊的一種法規(guī)性的認(rèn)證。我剛才說(shuō)了,超寬帶設(shè)備無(wú)論是多大,只要你發(fā)射出功率,必須進(jìn)行型號(hào)核準(zhǔn)的測(cè)試。第二,我們?nèi)绻浑娦胚\(yùn)營(yíng)商所采用,假如說(shuō)我們現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)WLAN,如果做在中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信他們就有可能做一個(gè)入網(wǎng)的測(cè)試。同時(shí)我們還有一個(gè)強(qiáng)制的3C的認(rèn)證,如果涉及到人身安全,比如將來(lái)超寬帶發(fā)展很快,非常非常小,可能作為我們襯衣兜里的無(wú)線電收發(fā)設(shè)備可能才會(huì)做3C認(rèn)證。將來(lái)如果超寬帶集成到電視里面,因?yàn)殡娨曇?C,國(guó)家質(zhì)檢總局是否要做3C認(rèn)證就要進(jìn)行考慮。
對(duì)于行業(yè)認(rèn)證的話,行業(yè)的認(rèn)證在中國(guó)的發(fā)展不是特別快,但是我認(rèn)為這是一種趨勢(shì)。將來(lái)有可能也會(huì)發(fā)展起來(lái)。這種認(rèn)證涉及的范圍可能是我們強(qiáng)認(rèn)證不包括的范疇,假如我們說(shuō)互聯(lián)的問(wèn)題,或者是物理層以上的新的應(yīng)用。還有涉及到保密、健全行業(yè)的范疇等等。這種行業(yè)的認(rèn)證對(duì)我們現(xiàn)有的法規(guī)性的認(rèn)證是一個(gè)補(bǔ)充,因?yàn)榉ㄒ?guī)性的認(rèn)證可能考慮的不會(huì)那么全面,它只會(huì)考慮對(duì)人身的安全以及對(duì)頻譜的要求,對(duì)其他的要求很有可能將來(lái)會(huì)在行業(yè)認(rèn)證中發(fā)展。另外一點(diǎn),要保證超寬帶的更好的兼容,可能會(huì)額外的進(jìn)行一些案例,保證超寬帶在新的系統(tǒng)中能夠有效的運(yùn)行。
第四部分和大家探討一下超寬帶技術(shù)的研究。前一段時(shí)間我們也做了一些工作,而且我們的測(cè)試工程人員寫了一篇文章,實(shí)際上超寬帶技術(shù)從射頻和頻譜來(lái)講有一個(gè)特點(diǎn),就是很快。有的大概是幾個(gè)G的樣子。實(shí)際上,它的測(cè)量我感覺(jué)還是應(yīng)該用常規(guī)的儀表,還是基于現(xiàn)有的傳統(tǒng)的測(cè)試儀表進(jìn)行改造。測(cè)試原理基本上是一樣的,它兩種方法應(yīng)該11個(gè)頻率都可以測(cè)量。一個(gè)是測(cè)量實(shí)際的方法,我們通過(guò)傅立葉變換里進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第二,我們可以通過(guò)頻域來(lái)測(cè)量。由于分辨率帶寬和我們顯示范疇的影響,以及相應(yīng)設(shè)備的處理等等,對(duì)寬帶信號(hào)的測(cè)量有很大的限制。現(xiàn)有的無(wú)線電發(fā)射信號(hào)大部分是由窄帶進(jìn)行測(cè)量的。
我給大家簡(jiǎn)單介紹一下,這部分實(shí)際上是識(shí)別器,下面是超寬帶設(shè)備所控制的計(jì)算機(jī),這部分頻譜儀,這部分是計(jì)算機(jī),這部分是它的接收天線,我們要測(cè)超寬帶的發(fā)射天線,接受天線一直到幾十個(gè)G都涵蓋了,因?yàn)槌瑢拵У男盘?hào)比較寬,根據(jù)我們這種極窄寬帶的定義可以達(dá)到10幾個(gè)億,從低頻到高頻的話可能要涉及到3、4副天線。所以需要喇叭天線等等來(lái)做補(bǔ)充,把它分成若干段進(jìn)行測(cè)量。
基于我們UWB測(cè)試系統(tǒng)需要考慮的幾個(gè)因素,在這里我介紹一下。超寬帶信號(hào)比較小的時(shí)候我們比較要接收前置放大器以便于我們抓住一些比較小的信號(hào),另外我們還用一些濾波器等等來(lái)防止待測(cè)信號(hào)過(guò)大導(dǎo)致前置放大器過(guò)載。對(duì)天線的選取,要根據(jù)不同的頻段選取不同的天線。對(duì)于測(cè)量接收機(jī)的選取要采用頻譜儀或者是示波器。
對(duì)于無(wú)線電的管理來(lái)講,我們要考慮占用的帶寬和功率譜密度??赡苓€會(huì)用比較傳統(tǒng)的利用下降和滾降的幅度來(lái)計(jì)算帶寬,我們定義的是10個(gè)dB,中間的差值就是我們占有的帶寬。第二,功率的譜密度,因?yàn)樗膸捪喈?dāng)?shù)膶?。?duì)于將近1個(gè)G或者是2個(gè)G的帶寬我們我們是捕捉不到的,所以我們用功率譜密度的這種方式。對(duì)于等效全向功率譜密度的測(cè)量我們大致有三個(gè)方法,第一個(gè)方法頻率范圍設(shè)計(jì)為零,頻譜儀上有一個(gè)SPAN,這種展寬的寬度我們定義為零,實(shí)際上頻譜儀就變成了示波器。另一種方法是對(duì)每一兆的區(qū)域要進(jìn)行測(cè)量。這個(gè)點(diǎn)它會(huì)自動(dòng)算出平均功率,同時(shí)我們還可以進(jìn)行手工的測(cè)量,比如我選出4、5個(gè)點(diǎn)能夠表示出這一兆帶寬下的幅度情況,通過(guò)這個(gè)公式,通過(guò)這種積分的公式來(lái)獲得它的平均值。第二種方法,就是我們的展寬超過(guò)1兆的方法。就是對(duì)選取的這一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)算。第三種方法就是用檢波的方法來(lái)測(cè)量。
如果是調(diào)頻的超寬帶信號(hào),我們的頻譜儀的要求會(huì)更高,它必須有一個(gè)鎖定的功能或者是門限,我們要出發(fā)一個(gè)信號(hào)來(lái)捕捉一個(gè)外沖,這對(duì)儀器儀表的響應(yīng)能力是比較快的。峰值功率我們也可能會(huì)預(yù)見(jiàn)到,我們用峰值檢波來(lái)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)際上,這要求我們分配的帶寬必須大于我們的承受頻率,如果它小于這種頻率有可能是一個(gè)帶寬內(nèi)進(jìn)了幾個(gè)脈沖的信號(hào),這就造成了重疊,結(jié)果會(huì)不準(zhǔn)確。脈沖信號(hào)一般情況下我們用的是負(fù)峰值檢波,最后我們得到的結(jié)果也是把頻率范圍設(shè)為零,使它變?yōu)轭l譜儀進(jìn)行測(cè)量。
我們示波器要天線來(lái)進(jìn)行對(duì)超寬帶信號(hào)的測(cè)量,我不想過(guò)多的講理論問(wèn)題,我們下面會(huì)向大家介紹一等效電路。把它簡(jiǎn)化成為帶有網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的幾個(gè)系統(tǒng)。實(shí)際上S是相關(guān)這種系統(tǒng)的矩陣,包括我們這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)到頻譜分析儀的參數(shù)。我們會(huì)看到在10域上得到的結(jié)果,我們通過(guò)這兩個(gè)公式可以得到頻域上電磁場(chǎng)的表示。這是一個(gè)很好的驗(yàn)證我們?cè)陬l率上測(cè)量是否準(zhǔn)確的很好的方法。對(duì)于任意分辨率帶寬的頻譜分析,任意的分辨率帶寬RBW測(cè)量的等效峰值功率可以通過(guò)計(jì)算來(lái)獲得。
下一個(gè)問(wèn)題,在不同的場(chǎng)地中測(cè)量的方法,我們?cè)谥袊?guó)這種頻率的分析和研究工作為無(wú)線電管理技術(shù)提供支持的,這種方法的測(cè)量相對(duì)來(lái)說(shuō)是非常非常準(zhǔn)確的。
我簡(jiǎn)單的用幾分鐘時(shí)間介紹一下我們對(duì)相關(guān)問(wèn)題的探討,第一個(gè)問(wèn)題就是標(biāo)準(zhǔn)起草的問(wèn)題,我們電信研究院的黨梅梅女士也過(guò)來(lái)了,我們共同來(lái)起草這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。我們負(fù)責(zé)起草這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可能只是對(duì)無(wú)線電發(fā)射的參數(shù)進(jìn)行規(guī)定,可能說(shuō)這個(gè)時(shí)間必須等我們無(wú)線電的相關(guān)管理文件下發(fā)以后才能進(jìn)行。但是實(shí)際上我們現(xiàn)在做了大量的籌備工作。第二個(gè)問(wèn)題就是有關(guān)于法律法規(guī)的問(wèn)題。剛才我談到了幾個(gè)參數(shù),那是我們企業(yè)非常關(guān)心的。但是對(duì)于我們監(jiān)管部門來(lái)講還關(guān)心了一個(gè)問(wèn)題就是雜散的發(fā)射,同時(shí)還有對(duì)于特色平臺(tái)的保護(hù)問(wèn)題。另外就是多制式UWB測(cè)試技術(shù)的研究。我想,這個(gè)問(wèn)題也是留給大家探討的。大家有什么問(wèn)題的話可以現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)一下,如果時(shí)間不允許的話我也可以把我的E-mail地址告訴大家,也可以和我們的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交流。大家可以和我進(jìn)行交流。謝謝大家!