5G無線通信終端空中接口性能測試

陳司林

摘要：空中接口是移動通信系統(tǒng)中的重要組成部分，為保證其滿足需求，要對其性能進(jìn)行測試。在確保性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)之后，才能將相應(yīng)產(chǎn)品加以應(yīng)用。在5G商業(yè)化發(fā)展當(dāng)中，完善空中接口協(xié)議至關(guān)重要。其能夠?qū)?G無線通信具體標(biāo)準(zhǔn)加以明確，并對5G產(chǎn)品準(zhǔn)入門檻進(jìn)行設(shè)置。因此，在5G領(lǐng)域快速發(fā)展的背景下，對5G無線通信終端空中接口進(jìn)行可靠的性能測試，是一項(xiàng)重要的工作任務(wù)。

關(guān)鍵詞：5G;無線通信終端;空中接口;性能測試

前言：在當(dāng)前的通信系統(tǒng)中，主要包括了有線通信、無線通信兩種類型。其中，有線通信以有形線纜為載體，無線通信以無形電磁波為載體。無論是哪種通信方式，對于協(xié)議規(guī)范都有所要求，對基站和移動終端之間的通信規(guī)則加以定義。在當(dāng)前信息化時(shí)代下，無線通信已經(jīng)發(fā)展到5G時(shí)代。而5G所應(yīng)用的組網(wǎng)架構(gòu)模式是全新的，因此需要重新制定基站和移動終端之間的通信協(xié)議。所以，對5G無線通信終端空中接口的性能測試，就顯得尤為重要。

一、5G無線通信終端空中接口的定義和架構(gòu)

空中接口的概念主要與有線通信線路接口相對應(yīng)，并無具體的實(shí)體。有線通信系統(tǒng)中的光信號、電信號、物理尺寸規(guī)范，是由線路接口定義的。而無線通信系統(tǒng)中，基站和終端設(shè)備之間電磁波連接技術(shù)規(guī)范，是由空中接口所定義的。因此，空中接口能夠使無線通信的可靠性得到提升。在移動通信當(dāng)中，空中接口非常重要，主要是用戶終端向無線網(wǎng)絡(luò)接入的通道?；竞鸵苿咏K端之間，由空中接口提供無線傳輸規(guī)范，對無線信道的越區(qū)切換、編碼方式、接入時(shí)機(jī)、帶寬、頻率等進(jìn)行定義[1]。例如，GSM/UMTS當(dāng)中不同形式的UTRA標(biāo)準(zhǔn)，就是空中接口的表現(xiàn)形式，也是接入模式Access Modes。在通信系統(tǒng)運(yùn)行中，空中接口架構(gòu)發(fā)揮著重要的作用，由數(shù)據(jù)傳輸、信號調(diào)制、天線配置等技術(shù)構(gòu)成，包括網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層等。

二、5G無線通信終端空中接口測試標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

在空中接口測試標(biāo)準(zhǔn)上，國外主要是標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行制定，例如美國無線通信和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會、第三代合作伙伴計(jì)劃等。其中，最早對空中接口測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定的組織，是美國無線通信和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會，其針對空中接口制定了強(qiáng)制性測試標(biāo)準(zhǔn)，其中Test Plan Mobile Station Over the Air Performance標(biāo)準(zhǔn)面向的是單輸入單輸出的SISO系統(tǒng)，Test Plan for 2×2 Downlink MIMO and Transmit Diversity Over the Air Performance面向的是多輸入多輸出的MIMO系統(tǒng)。我國空中接口測試標(biāo)準(zhǔn)的制定，是由中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會負(fù)責(zé)。通過對無線測試標(biāo)準(zhǔn)的制定，能夠調(diào)控?zé)o線資源及無線設(shè)備性能指標(biāo)，確保安全、穩(wěn)定的通信及電磁環(huán)境[2]。

三、5G無線通信終端空中接口性能測試的方法

（一）SISO測試

SISO系統(tǒng)指的是單輸入單輸出系統(tǒng)，為單天線傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用一根天線同時(shí)完成發(fā)射和接收工作。OTA指的是空中下載技術(shù)，主要是利用了移動通信空中接口，完成遠(yuǎn)程管理終端設(shè)備的目標(biāo)。在當(dāng)前的SISO測試中，主要是SISO OTA，涉及兩個部分，分別是總接收靈敏度測試、總輻射功率測試。以無線行業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，無線設(shè)備入網(wǎng)時(shí)都需要完成總接收靈敏度測試、總輻射功率測試。但是，在測試過程中，對環(huán)境提出了較高的要求，因而具體工作當(dāng)中，設(shè)備測試認(rèn)證周期相對較長，企業(yè)的設(shè)備成本、人力成本都會大大提升。在測試過程中，可以運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和備用的測試方法，均可獲得結(jié)論。在速度方面，備用測試方法更具優(yōu)勢，不過對于測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，則無法充分保證。對此，可利用快速OTA測試技術(shù)、收發(fā)通頻測試技術(shù)等，能夠縮短時(shí)間、提高精度。

（二）MIMO測試

MIMO指的是多輸入多輸出系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)傳輸中，可利用多重天線實(shí)現(xiàn)同步，數(shù)據(jù)接收也通過多重天線完成。由于應(yīng)用了不同傳播路徑，避免不同信號的相互干擾，因此接收天線到達(dá)時(shí)間有所差異?？赏ㄟ^DSP對接收數(shù)據(jù)重新計(jì)算，保證數(shù)據(jù)流準(zhǔn)確。在4G中對MIMO技術(shù)已有廣泛應(yīng)用，其在5G無線終端和基站中也能發(fā)揮較大的作用。在MIMO測試中，主要是測量無線終端射頻特性，在特定條件下，對設(shè)備通信速率進(jìn)行檢測。在不同環(huán)境通信數(shù)據(jù)模型中，可對很多無線設(shè)備使用情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而對無線設(shè)備MIMO使用情況真實(shí)反映。常用的測試方法包括輻射兩步法、多探頭法、混響暗室法。相比之下，性價(jià)比最高的方法是輻射兩步法，可以對接收機(jī)輻射靈敏度、天線性能等分開測試。

（三）容量測試

在空中接口性能測試中，容量測試非常關(guān)鍵。在無線通信系統(tǒng)當(dāng)中，具有十分復(fù)雜的系統(tǒng)構(gòu)成，涉及到的組成部分比較多，數(shù)據(jù)吞吐量也十分龐大。因此，進(jìn)行容量測試也有較高的必要。容量測試對于空中接口性能有直接影響，對于通信設(shè)備實(shí)際可用場景也有決定性的作用。在需求確認(rèn)之后，即可開始對設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的性能測試及容量測試。通過容量測試，能夠使網(wǎng)絡(luò)最大效率得到保障，同時(shí)保證獲取的比特傳輸量信息達(dá)到最大水平。在區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)量不斷增加的情況下，傳輸數(shù)據(jù)容量也會隨之提升。在此背景下，應(yīng)當(dāng)對通信系統(tǒng)功能性、穩(wěn)定性持續(xù)優(yōu)化和提升，并利用專業(yè)設(shè)備對容量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和合理調(diào)節(jié)，以保證其符合應(yīng)用需求。

結(jié)論：目前，5G移動通信已經(jīng)逐漸得到廣泛的應(yīng)用，商業(yè)化程度不斷加深。各個通信運(yùn)營商也都在大力推進(jìn)5G通信系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展。因此，對于5G相關(guān)的接口協(xié)議、測試規(guī)范等，也需要同步確立及投入應(yīng)用。無線通信是5G當(dāng)中的重要部分，為了保證其性能和安全，必須對其空中接口性能進(jìn)行有效的測試，確保各方面標(biāo)準(zhǔn)符合要求，以滿足5G實(shí)際應(yīng)用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]漆一宏.面向5G的無線通信終端空中接口性能測試[J].安全與電磁兼容，2017，12（1）：142-143.

[2]肖鵬暉，黎福海，林斌，等.5G射頻性能評估中的EVM空口測試方法[J].安全與電磁兼容，2021，14（3）：156-158.