羅德與施瓦茨 5G測(cè)試解決方案

羅德 施瓦茨

4G改變生活，5G改變社會(huì)，5G已滲透到社會(huì)的各個(gè)方面。ITU定義的5G三大應(yīng)用方向賦予了未來(lái)各種應(yīng)用的可能。

3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織在 2017年12月份完成了Rel.15非獨(dú)立組網(wǎng)NSA標(biāo)準(zhǔn)制定， 2018年6月完成了SA獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)啟動(dòng)了Rel.16標(biāo)準(zhǔn)化工作。2019年6月，工信部向四個(gè)運(yùn)營(yíng)商發(fā)放5G牌照，這標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入5G商用元年，同年10月31日三大運(yùn)營(yíng)商正式提供5G商用服務(wù)。2020年新基建助力5G建設(shè)。羅德與施瓦茨公司（以下簡(jiǎn)稱“R&S公司”）作為移動(dòng)通信領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)先供應(yīng)商，為5G FR1/FR2提供了完整的測(cè)試解決方案，包括了基站研發(fā)和生產(chǎn)，終端研發(fā)、生產(chǎn)和認(rèn)證，以及網(wǎng)絡(luò)部署之后的覆蓋測(cè)試和性能評(píng)估。

5G基站研發(fā)和生產(chǎn)

2.1 芯片和元器件測(cè)試

5G關(guān)鍵技術(shù)包括了高帶寬、Massive MIMO、毫米波等，新技術(shù)帶來(lái)了對(duì)高性能頻綜、高速ADC/DAC、高效功放、還有毫米波波束成形器等關(guān)鍵芯片的測(cè)試需求。

5G基站頻綜的相噪測(cè)試需要高性能的相噪分析儀，R&S FSWP提供了單機(jī)高達(dá)50 GHz的最高測(cè)量頻率，并具備-172 dBc/Hz的優(yōu)異相噪，結(jié)合用于做頻綜參考的R&S模擬源SMA100B卓越的相噪水平-152 dBc/Hz，確保了測(cè)量得到器件最真實(shí)的相噪水平。

基站普通采用Doherty功放技術(shù)，最高效率接近50%，目前新技術(shù)在研包括雙輸入Doherty、包絡(luò)跟蹤（ET）和異相Outphasing等，R&S SMW200A單表支持相參的兩路寬帶調(diào)制輸出，也支持射頻與包絡(luò)信號(hào)同時(shí)輸出，滿足下一代功放預(yù)研需求。

5G毫米波采用的混合波束賦形技術(shù)使5G基站增加了波束成形器這一芯片，通過(guò)對(duì)多個(gè)通道幅相設(shè)置可實(shí)現(xiàn)對(duì)波束指向的靈活控制。真8/12（或最多24）端口網(wǎng)分ZNBT 40 GHz支持對(duì)常見的1分4/8波束成形芯片實(shí)現(xiàn)快速的幅相測(cè)量。除了單音外，利用SMW和FSW還可完成5G寬帶信號(hào)的收發(fā)測(cè)試。

2.2 基站38.141一致性測(cè)試

38.141測(cè)試規(guī)范第6章發(fā)射機(jī)測(cè)試定義了如功率、頻譜、發(fā)射信號(hào)質(zhì)量等測(cè)試項(xiàng)，頻譜分析儀FSW或FSV（A）3000配置5G選件后可支持所有測(cè)試項(xiàng)目。第7章接收機(jī)功能測(cè)試定義了如靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和接收互調(diào)等測(cè)試項(xiàng)，信號(hào)源需要模擬有用信號(hào)、調(diào)制干擾信號(hào)、CW或AWGN干擾等，如果采用多臺(tái)信號(hào)源搭建，不僅系統(tǒng)龐大，而且每次需對(duì)多條射頻線纜進(jìn)行校準(zhǔn)，增加了復(fù)雜度和出錯(cuò)的可能性。SMW單表可配置兩路獨(dú)立的射頻通道，并且可實(shí)時(shí)產(chǎn)生AWGN或CW，像38.141規(guī)范中接收互調(diào)項(xiàng)目?jī)H需一臺(tái)SMW即可實(shí)現(xiàn)三路射頻信號(hào)的模擬。

38.141第8章定義了5G NR基站接收機(jī)性能測(cè)試，需要在特定的3GPP信道衰落場(chǎng)景下驗(yàn)證接收吞吐率，SMW+SGT組合不僅可以滿足規(guī)范要求的100MHz下2×8 MIMO信道模擬要求，同時(shí)還可接收基站反饋的ACK/NACK信息并實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)送信號(hào)，滿足第8章全部測(cè)試場(chǎng)景。

2.3 基站產(chǎn)線快速測(cè)試

5G NR基站生產(chǎn)包括收發(fā)器傳導(dǎo)測(cè)試和OTA空口測(cè)試兩個(gè)階段，在收發(fā)器傳導(dǎo)測(cè)試階段，首先對(duì)每個(gè)收發(fā)通道進(jìn)行校準(zhǔn)，如發(fā)射功率校準(zhǔn)、接收RSSI校準(zhǔn)、以及通道間相位校準(zhǔn)，之后再進(jìn)行5G信號(hào)的收發(fā)測(cè)試，完成接收靈敏度和發(fā)射EVM/ACLR/SEM測(cè)試;在OTA測(cè)試階段需要對(duì)每路振子進(jìn)行幅相校準(zhǔn)，以保證整機(jī)波束賦形精度，之后就是對(duì)AAS進(jìn)行EIRP、方向圖以及調(diào)制信號(hào)的ACLR/SEM測(cè)試。

Massive MIMO基站具備多達(dá)32或64個(gè)TRX，相較于4/8 TRX的LTE基站，5G Massive MIMO技術(shù)帶來(lái)測(cè)試時(shí)間數(shù)倍的增加，產(chǎn)線需要效率更加優(yōu)化的方案。R&S公司推出了基于私有云的快速產(chǎn)線測(cè)試方案，包括了SGT100A信號(hào)源和FSV（A）3000頻譜儀，F(xiàn)SV（A）3000設(shè)計(jì)之初就已考慮在云端完成信號(hào)分析以及快速的數(shù)據(jù)傳輸。用戶可通過(guò)高效的微服務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的5G NR信號(hào)分析，極大地提高了基站產(chǎn)線測(cè)試效率。

R&S公司為基站核心芯片研發(fā)、單板研發(fā)和整機(jī)一致性測(cè)試，以及基站快速產(chǎn)線提供了全套解決方案，助力5G新基建。

5G終端研發(fā)、生產(chǎn)、認(rèn)證測(cè)試解決方案

3.1 5G終端研發(fā)測(cè)試和毫米波OTA測(cè)試方案

5G終端產(chǎn)品眾多，產(chǎn)品在研發(fā)和商用化過(guò)程中，都會(huì)涉及到綜測(cè)儀的各種不同的應(yīng)用，包括射頻調(diào)試、軟件協(xié)議測(cè)試、無(wú)線電型號(hào)核準(zhǔn)測(cè)試等。

從硬件方面，用戶可以基于目前已有的CMW500，升級(jí)CMX500實(shí)現(xiàn)5G非獨(dú)立組網(wǎng)和獨(dú)立組網(wǎng)，Sub 6G和毫米波，硬件性能和軟件協(xié)議等不同范疇的測(cè)試。在軟件方面，CMX500通過(guò)創(chuàng)新性的CMSquare軟件架構(gòu)將所有的應(yīng)用同步到一個(gè)框架下面，滿足軟件測(cè)試、硬件測(cè)試、功能測(cè)試等各種不同的測(cè)試需求。

另外，CMW500+CMX500的方案不僅可以支持5G測(cè)試，未來(lái)還會(huì)基于這個(gè)方案支持5G的演進(jìn)技術(shù)。

值得一提的是由于毫米波終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的巨大變化，傳統(tǒng)的在8GHz以下的傳導(dǎo)測(cè)試已經(jīng)不復(fù)存在，所以針對(duì)毫米波測(cè)試需要在毫米波Chamber上進(jìn)行測(cè)試，而Chamber的質(zhì)量和測(cè)試方法也對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生了巨大的影響，R&S公司推出了適合認(rèn)證，研發(fā)，生產(chǎn)的三款毫米波Chamber：ATS1800C、ATS800和CMQ500，可以滿足毫米波終端在整個(gè)生命周期的在各個(gè)階段的需求。

3.2 5G Sub 6G和毫米波終端生產(chǎn)測(cè)試方案

R&S公司現(xiàn)有的CMW100產(chǎn)線測(cè)試儀已經(jīng)支持Sub 6GHz 5G NR 的校準(zhǔn)和驗(yàn)證，并且支持所有5G芯片平臺(tái)的工具。該解決方案完全支持2G、3G、4G、5G蜂窩技術(shù)以及最新的WiFi6，BT5技術(shù)，是一臺(tái)理想的產(chǎn)線非信令多端口全制式測(cè)試儀表。R&S公司推出的R&S CMPQ毫米波測(cè)試方案，包括毫米波綜測(cè)儀CMP200，變頻器CMPHEAD和毫米波的屏蔽箱CMQ200以及測(cè)試附件，提供產(chǎn)線和研發(fā)段的毫米波設(shè)備測(cè)試的Turn-Key方案。