5G引入了大規(guī)模MIMO和毫米波技術使5G測試面臨著全新的挑戰(zhàn)

“經(jīng)過前期基站射頻指標測試的多輪迭代，目前基站廠家測試結果已經(jīng)非常良好，工作帶寬、陣子數(shù)、通道數(shù)都滿足了運營商的要求，最大的EIRP波束的波間功率已經(jīng)大于77dBm，可以很好的滿足5G低頻段的覆蓋。”中國信通院技術與標準研究所無線與移動研究部主任工程師張翔在2019年（暨第七屆）IMT-2020(5G)峰會上表示。

中國信通院技術與標準研究所無線與移動研究部主任工程師? 張翔

眾所周知，5G引入了大規(guī)模MIMO和毫米波技術，使5G測試面臨全新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的測試方案均無法支撐5G測試。中國信通院技術與標準研究所在多年理論研究和測試驗證基礎上，創(chuàng)新設計和研發(fā)出5G射頻和性能系列測試解決方案，形成了多維度OTA測試矩陣。在本次峰會上，中國信通院全面展示了Sub 6GHz和毫米波頻段的5G射頻和性能測試方案和應用成果。

對于5G測試，3GPP有4種方案:遠場、近場、緊縮場和動態(tài)賦形緊縮場。遠場，成本巨大，同時因為測試距離大，路損大，導致測小信號時容易出現(xiàn)問題；緊縮場，傳統(tǒng)用來測雷達反射截面，現(xiàn)在用到民用用途，對于測試要求也有一些新需求，比如恒溫恒濕，然而測基站需要高溫高濕的環(huán)境，這兩個環(huán)境是違背的，同時對場地建設也有很高的要求，比如地基的鋪設，防震的處理等。此外，傳統(tǒng)用的天線測試是近場方案，也無法做5G的有源測試，比如EVM和雜散測試都存在一些問題。

5G測試挑戰(zhàn)巨大

據(jù)介紹，信通院與國內(nèi)廠家一同研發(fā)主要針對Sub-6GHz的動態(tài)賦形緊縮場。但測試中最大的問題是場地眾多、方案眾多，導致測同一個設備會面臨比較大的不確定度。為此，信通院與國內(nèi)領先大學清華大學合作，在Sub 6GHz選擇一個標桿場，選擇一個領先的反射面（這個反射面能做2.4米的被測件），而且指標全面優(yōu)于3GPP的指標要求，同時與測試廠家進行了多輪的測試驗證。

當然，張翔表示，反射面只是一個鋁制的反射板和碳纖維反射板，這個反射板并不是測試的核心，測試的核心是軟件——如何控制反射面、轉(zhuǎn)臺、儀表，并成自動化測試很關鍵，畢竟測試量非常大。近年來，信通院也由此自主開發(fā)了一個反射面，可以支持3GPP所有的射頻標的測試，同時可以支持CCSA所要求的基站的相關要求，也支持國內(nèi)三大運營商的測試企標的要求，另外支持國內(nèi)所有主流的射頻類儀表，也有轉(zhuǎn)臺的接口協(xié)議。

“在完成了自動化測試后，會發(fā)現(xiàn)由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可能有幾十個G。這樣龐大的測試數(shù)據(jù)分析起來很復雜，采用傳統(tǒng)手動一條一條分析，將需花費很長時間。”張翔介紹稱，為此信通院同樣開發(fā)了自動化分析軟件，可以對相應的測試數(shù)據(jù)進行自動化的全自動分析，并可以支持運營商各種定制化的要求?！盀榱私档透鱾€測試場和測試結果的不確定度，也為了支持產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信通院愿意將分析軟件免費向業(yè)界進行開放?！睆埾枞绱吮硎?。

低成本解決方案：動態(tài)賦形緊縮場

出于成本考慮，為測試眾多廠家的基站設備，信通院在Sub 6GHz提出低成本解決方案——動態(tài)賦形緊縮場，用一個更大的陣列反向賦形基站，目前已經(jīng)具備了入網(wǎng)條件?？梢愿采w2.6GHz、3.5 GHz、4.9 GHz的主流頻段測試，也支持所有指標的測試驗證。

經(jīng)過前期基站射頻指標測試的多輪迭代，目前基站廠家測試結果已經(jīng)非常良好，工作帶寬、陣子數(shù)、通道數(shù)都滿足了運營商的要求，最大的EIRP波束的波間功率已經(jīng)大于77dBm，可以很好的滿足5G低頻段的覆蓋。

據(jù)悉，Sub 6GHz測試系統(tǒng)已經(jīng)應用于5G技術研發(fā)試驗、運營商5G商用基站測試、系統(tǒng)設備廠商5G關鍵產(chǎn)品研發(fā)測試等環(huán)節(jié)，測試能力全面滿足3GPP及運營商的相關規(guī)范要求，測試結果獲得業(yè)界廣泛認可。

在會上，張翔總體介紹了信通院對3GPP測試的支持情況：無論是緊縮場還是動態(tài)賦形緊縮場，信通院都可以支持所有帶內(nèi)帶外指標的測試，但是目前有些測試指標受到一些限制，同時，信通院正在尋找相應的器件以便實現(xiàn)全部指標的精確覆蓋。

此外，對于毫米波基站的測試，信通院針對目前基站各個尺寸和相應要求，制定小型緊縮場方案，并已經(jīng)完成兩個廠家毫米波基站的測試驗證，可以實現(xiàn)所有帶外、帶內(nèi)關鍵指標的測試驗證，而且所有測試指標符合3GPP要求，不確定度完全符合3GPP要求?！霸诤撩撞y試方面，信通院在功能上能夠全部覆蓋所有毫米波的測試進展。雖然毫米波商用還需要一段時間，但是現(xiàn)在信通院已經(jīng)具備了毫米波的測試能力?！睆埾璞硎?。

除了基礎的射頻測試，還需要測試基站的性能。實際傳播環(huán)境會對無線信號有遮擋、衰減等影響，這些遮擋和衰減的效果不能只依賴室外，也需要在室內(nèi)做相應的測試驗證。

從2017年到現(xiàn)在，業(yè)內(nèi)也完成了3種測試方案的統(tǒng)一，并提出了全新的基于球面探頭墻的OTA測試方式，完成了3家系統(tǒng)廠商的方案驗證。目前來看，基站廠家在低速情況下吞吐量效果符合理論預期。

但是也要看到目前測試存在的幾個問題。一是高速，更高移動速率的測試仍比較困難。二是跟蹤能力上，各個廠家的基站能力存在細微差別，三是毫米波性能測試預計在明年年初具備測試條件，時間緊、任務重，還未形成成熟觀念挑戰(zhàn)很大。

在張翔看來：“對于終端的測試能力，Sub 6GHz測試與4G測試并沒有太大的區(qū)別，但毫米波終端測試將有大的變革?！北热纾瑴y毫米波的射頻指標，目前業(yè)內(nèi)基本統(tǒng)一到了緊縮場的測試方案，并且緊縮場測試方案已經(jīng)具備了相應基站終端毫米波測試能力。

信通院認為在手機終端測試方面主要是4個方面的挑戰(zhàn)。第一，下行4天線，但原來4天線是兩流，而5G則要同時接收四流，若手機的天線做得不好，差別將非常大。第二，傳統(tǒng)手機上行是單發(fā)的，5G手機需變成雙發(fā)，之間的干擾將非常嚴重的，如何預先測試出干擾也很關鍵。第三，傳統(tǒng)只有數(shù)據(jù)波束，現(xiàn)在包括參考信號都有波束，以及5G和4G的互操作如何做。

信通院認為在手機終端測試方面主要是4個方面的挑戰(zhàn)。

第一，下行4天線，但原來4天線是兩流，而5G則要同時接收四流，若手機的天線做得不好，差別將非常大。第二，傳統(tǒng)手機上行是單發(fā)的，5G手機需變成雙發(fā)，之間的干擾將非常嚴重的，如何預先測試出干擾也很關鍵。第三，傳統(tǒng)只有數(shù)據(jù)波束，現(xiàn)在包括參考信號都有波束，以及5G和4G的互操作如何做。