R&S公司5G測試解決方案已完備

高速移動寬帶、萬物物聯(lián)和無人駕駛汽車的快速發(fā)展，成為5G標(biāo)準(zhǔn)的主要驅(qū)動力。超高清、3D和浸入式視頻的流行，將會驅(qū)動數(shù)據(jù)速率大幅提升，同時用戶還希望能夠在體育場、商業(yè)中心等超密集場所，以及高鐵等高速移動環(huán)境下也能獲得一致的業(yè)務(wù)體驗(yàn);物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0等應(yīng)用對移動通信技術(shù)提出了更嚴(yán)格的低延時、高可靠性、大容量等要求。

3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織在 2017年12月份完成了NSA非獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定，緊接著于2018年6月完成了SA獨(dú)立組網(wǎng)規(guī)范，5G關(guān)鍵技術(shù)包括毫米波、大規(guī)模MIMO、高帶寬和新波形等。羅德與施瓦茨公司（簡稱R&S公司）提供了5G幾乎所有相關(guān)的測試解決方案，包括了5G NR在Sub6G或毫米波頻段的信號產(chǎn)生和分析、芯片和元器件測試，Massive MIMO傳導(dǎo)和OTA測試、網(wǎng)絡(luò)路測和干擾查找，覆蓋基站和終端的產(chǎn)線和研發(fā)應(yīng)用。

5G NR超寬帶信號產(chǎn)生和分析

R&S公司在2018年初提供完全符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的信號產(chǎn)生和解調(diào)選件SMW-K144和FSW-K144/K145，支持Sub6G和毫米波兩個不同頻段，支持協(xié)議中定義的各種帶寬和參數(shù)集配置，滿足5G NR發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測試需求，以及像功放和 RFIC等元器件測試要求。

SMW單表信號帶寬可達(dá)2GHz，頻率最高44GHz，其5GNR選件提供了實(shí)時信號生成能力，無需通過電腦事先生成IQ文件再導(dǎo)入儀表，所有設(shè)置操作都可在帶觸摸屏的SMW上直接完成，另外頻譜儀FSW單表具備業(yè)界最大的2GHz內(nèi)置分析帶寬，頻率達(dá)90 GHz，其5G NR解調(diào)軟件K144/K145界面風(fēng)格和4G LTE相近，集成了調(diào)制精度/ACLR/SEM/多天線時延差/開關(guān)功率等測試功能。除了SMW和FSW外，信號源SMBV或SGT以及頻譜儀FSV（A）3000或FSV（A）都具備5G產(chǎn)生或分析的能力。

實(shí)際的5G測試系統(tǒng)還可能包含預(yù)放、濾波器、天線等外部附件，這些附件本身的幅相頻響也會影響測試結(jié)果。R&S的信號源SMW200A和頻譜儀FSW都提供了對應(yīng)的幅相校正選件k544，允許用戶將外部附件SnP格式的S參數(shù)文件導(dǎo)入到信號源或頻譜儀，使參考面從儀表平移至被測件端口，通過儀表對幅相實(shí)時修正保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。

Massive MIMO傳導(dǎo)和OTA測試

Massive MIMO傳導(dǎo)測試包括多端口TRX和天線兩部分。借助于全并行網(wǎng)分ZNBT或者經(jīng)濟(jì)型的ZNB+ZN-Z84構(gòu)成多達(dá)24或48個網(wǎng)分端口，可實(shí)現(xiàn)TRX多端口的幅相差測試，以及多端口天線的駐波/隔離度等指標(biāo)測試。

不同于4G LTE基站，5G基站整機(jī)沒有任何射頻傳導(dǎo)接口，以及5G終端由于毫米波天線的AIP封裝使得射頻指標(biāo)測試也只能在OTA下完成。OTA的近場和遠(yuǎn)場劃分由Fraunhofer距離R=2× D2/λ定義，其中D是最大天線口徑或尺寸。對于較大的設(shè)備，例如Sub6G基站其所需的暗室尺寸可能變得非常大。為了節(jié)省場地面積，2018年R&S新推出的面向sub6G Massive MIMO基站的測試系統(tǒng)R&S PWC200。PWC200平面波轉(zhuǎn)換器由上百個寬帶Vivaldi天線陣列組成，能夠在原本輻射近場距離指定區(qū)域內(nèi)形成平面波，從而達(dá)到遠(yuǎn)場測試的效果，大幅度地縮小遠(yuǎn)場測試空間。PWC200可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時輻射功率和收發(fā)器測量（EVM、ACLR、SEM等），是測量5G Massive MIMO基站天線陣列的理想方案。

針對毫米波終端的OTA測試，R&S公司2018年推出的 ATS1000測試暗室能夠幫助開發(fā)人員和產(chǎn)線工程師對天線模塊、收發(fā)器、芯片組和無線設(shè)備進(jìn)行5G OTA測量。天線和收發(fā)器的測量可以在18GHz到87GHz的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行。因此該系統(tǒng)支持目前5G所關(guān)注的所有毫米波頻段。 另外，緊湊的測試室設(shè)計仍然可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)場情況下測量移動設(shè)備。通過結(jié)合R&S TS8980 5G RF測試系統(tǒng)，用戶可以從OTA的測量中得到相關(guān)的RF參數(shù)（例如：功率、ACLR和EVM）。

5G終端測試解決方案

首先，5G終端研發(fā)和生產(chǎn)射頻測試方案。R&S公司現(xiàn)有的CMW100產(chǎn)線測試儀最新版本已經(jīng)支持Sub 6GHz 5G NR 發(fā)射和接收測試。該解決方案完全支持2G、3G、4G和5G蜂窩技術(shù)以及非蜂窩技術(shù)，是一臺理想的產(chǎn)線非信令全制式測試儀表。R&S公司最新推出的R&S CMP200無線通信測試儀，配合RRH變頻器，可用于28GHz和39GHz毫米波頻段的5G NR產(chǎn)線測試。

其次，5G綜測/協(xié)議/射頻一致性測試。從5G NR演進(jìn)過程可以看到，很多現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商將在未來很長一段時間內(nèi)選擇NSA組網(wǎng)方式。NSA的組網(wǎng)方式，可以將5G NR看作是在現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)的一個擴(kuò)展。與此相對應(yīng)，R&S公司在現(xiàn)有的支持LTE信令測試的CMWflexx基礎(chǔ)上，增加一臺支持5G NR信令的CMX500，組成支持5G NR信令測試的方案。配合Remote Radio Head HEAD30變頻器，可用于28GHz和39GHz毫米波頻段的5G NR信令測試。該系統(tǒng)配合R&S的OTA 暗室即可組成一個完整的毫米波5G NR OTA測試解決方案。

協(xié)議一致性測試是眾多運(yùn)營商強(qiáng)制要求的測試內(nèi)容。作為終端廠家或者是手機(jī)芯片廠家，為了更好地驗(yàn)證終端的協(xié)議一致性要求，一致性測試一個非常重要的必不可少的環(huán)節(jié)，R&S提供針對5G NR協(xié)議一致性測試的完整解決方案。

3GPP 不僅定義了5G NR系統(tǒng)和終端的核心規(guī)范，而且還定義5G NR終端一致性測試規(guī)范，其中終端射頻一致性測試標(biāo)準(zhǔn)是38.521。測試內(nèi)容主要包括：終端的發(fā)射機(jī)特性、接收機(jī)特性和性能需求等射頻指標(biāo)。R&S提供基于Sub6G和毫米波5G NR的射頻一致性測試方案。

5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋測試

針對國內(nèi)已經(jīng)開始部署5G小規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)，第一步就是基站選址及鏈路損耗測量。對此R&S公司提供可支持到6GHz的掃頻儀，可用于2.6/3.5/4.9GHz等頻點(diǎn)的實(shí)測。具體的系統(tǒng)搭建是“信號源+放大器+發(fā)射天線”來模擬5G基站發(fā)射，“掃頻儀+路測軟件+接收天線”來模擬5G接收終端，按照路測的方式讓掃頻儀在不同地點(diǎn)測試鏈路的實(shí)際損耗，從而幫助客戶優(yōu)化基站選址，驗(yàn)證鏈路損耗仿真結(jié)果。伴隨著5G小規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)的部署，干擾查找也是一個熱門的話題。對此R&S發(fā)布了專用的干擾定位儀MNT100，MNT100配備的強(qiáng)大的預(yù)選功能以及無與倫比的實(shí)時處理速度，能夠快速地定位各種突發(fā)干擾信號。

本文介紹了5G NR標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)以及業(yè)界遇到的測試測量挑戰(zhàn)，同時詳細(xì)討論了基于R&S矢量信號發(fā)生SMW、矢量信號分析儀FSW、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀ZNA/ZNBT、5G綜測儀CMX等儀表，覆蓋5G研發(fā)/生產(chǎn)/網(wǎng)絡(luò)覆蓋/認(rèn)證等各個方面，R&S公司力爭為5G技術(shù)的發(fā)展提供最完整和優(yōu)質(zhì)的測試方案。