5G NR一致性和驗(yàn)收測(cè)試方案解讀

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商（MNO）正在啟動(dòng)商用5G網(wǎng)絡(luò)。他們需要基站和設(shè)備來(lái)向消費(fèi)者交付5G的承諾。將5G基站和設(shè)備推向市場(chǎng)需要進(jìn)行一致性測(cè)試，以確保符合標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備之間的互操作性。

5G增加了新的工作頻段和更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而增加了測(cè)試過(guò)程的復(fù)雜性；一致性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)尚未完成。這是5G一致性和設(shè)備驗(yàn)收測(cè)試要求的概述，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和設(shè)備測(cè)試工程師經(jīng)過(guò)此過(guò)程的關(guān)鍵注意事項(xiàng)。

5G NR一致性測(cè)試

第三代項(xiàng)目合作伙伴（3GPP）是商業(yè)移動(dòng)通信的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)組織。無(wú)線(xiàn)電接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）技術(shù)規(guī)范組定義了設(shè)備和基站的一致性測(cè)試。該小組由幾個(gè)編號(hào)為5G規(guī)范的工作組組成。

他們產(chǎn)生的文件可在線(xiàn)獲得。RAN4和RAN5工作組專(zhuān)注于一致性測(cè)試。TS 38系列中的TS 38.101 – TS 38.173（+38.307）涵蓋了無(wú)線(xiàn)電性能和協(xié)議方面。TS 38.508 – TS 38.533提供了移動(dòng)終端一致性測(cè)試的要求。

一旦將芯片組和組件組裝到諸如5G上下文中的移動(dòng)設(shè)備和基站（gNB）之類(lèi)的系統(tǒng)中，就會(huì)進(jìn)行一致性測(cè)試。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可能還需要進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)試，稱(chēng)為運(yùn)營(yíng)商驗(yàn)收測(cè)試，以確保設(shè)備按照移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的特定網(wǎng)絡(luò)需求運(yùn)行。由于不同國(guó)家/地區(qū)的頻譜可用性不同，因此這就形成了一個(gè)復(fù)雜的一致性測(cè)試環(huán)境。

對(duì)于任何蜂窩技術(shù)，一致性測(cè)試都是一個(gè)挑戰(zhàn)。但是，與前幾代產(chǎn)品相比，5G將設(shè)備工作流程這一部分的復(fù)雜性提高了幾個(gè)步驟。增加的復(fù)雜性來(lái)自于新的操作頻段以及對(duì)非獨(dú)立（NSA）網(wǎng)絡(luò)操作的需求。5G新無(wú)線(xiàn)電（NR）標(biāo)準(zhǔn)將商用移動(dòng)通信的頻率從3 GHz擴(kuò)展到7.125 GHz，帶來(lái)了包括鏈路預(yù)算約束在內(nèi)的重大挑戰(zhàn)。它還引入了毫米波（mmWave）頻譜中的新頻段。mmWave頻段代表了商業(yè)蜂窩技術(shù)的未知領(lǐng)域。新頻段為基站和設(shè)備帶來(lái)了新的規(guī)范和一致性測(cè)試，并增加了載波聚合的復(fù)雜性一致性測(cè)試的發(fā)展也在繼續(xù)。盡管版本15是“完整的”，但RAN4和RAN5工作組仍在進(jìn)行中，以闡明如何執(zhí)行測(cè)試和最終確定性能要求。此外，將來(lái)的版本將帶來(lái)補(bǔ)充的一致性測(cè)試。

5G基站的

一致性測(cè)試分為以下幾章：第6章處理發(fā)射機(jī)特性，第7章介紹接收機(jī)特性，第8章重點(diǎn)介紹與物理信道管理相關(guān)的性能要求。

測(cè)試gNB發(fā)射機(jī)

表1顯示了第6章涵蓋的發(fā)射功率，包括總輻射功率（TRP）和有效各向同性輻射功率（EIRP），信號(hào)質(zhì)量，無(wú)用發(fā)射和互調(diào)。下面提供了發(fā)射機(jī)一致性測(cè)試的配置示例。圖1提供了一個(gè)針對(duì)基站發(fā)射機(jī)的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)誤差測(cè)試的示例。此設(shè)置使用信號(hào)分析儀驗(yàn)證兩個(gè)天線(xiàn)端口之間的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)。

表1基站的傳導(dǎo)和輻射一致性測(cè)試

圖1進(jìn)行的gNB發(fā)送器時(shí)間對(duì)準(zhǔn)誤差測(cè)試配置。

圖2顯示了具有干擾信號(hào)的配置，以確?；フ{(diào)失真低于規(guī)范要求?，F(xiàn)實(shí)世界中許多潛在的干擾信號(hào)都可能導(dǎo)致基站的發(fā)射機(jī)行為異常。該測(cè)試驗(yàn)證了基站設(shè)計(jì)一旦部署在網(wǎng)絡(luò)中，將能夠容忍此類(lèi)干擾。

圖2進(jìn)行的gNB發(fā)送器互調(diào)配置。

測(cè)試gNB接收器

對(duì)于接收機(jī)特性（第7章），測(cè)試涵蓋動(dòng)態(tài)范圍，相鄰信道泄漏比（ACLR）和靈敏度以及其他參數(shù)。圖3顯示了用于互調(diào)測(cè)試的配置。此測(cè)試設(shè)置可驗(yàn)證基站接收器是否可以將所需信號(hào)與不想要的信號(hào)區(qū)分開(kāi)，并拒絕可能影響傳輸?shù)男盘?hào)。

圖3進(jìn)行的gNB接收機(jī)互調(diào)測(cè)試配置。

測(cè)試gNB物理通道

第8章介紹了性能測(cè)試。這些測(cè)試通過(guò)關(guān)注物理通信信道來(lái)評(píng)估基站作為網(wǎng)絡(luò)元素的性能。它們有助于確定系統(tǒng)對(duì)物理信道（物理上行鏈路共享信道，控制信道和隨機(jī)接入信道）的管理程度，以確保基站按預(yù)期管理物理層的性質(zhì)。

不同的基站，不同的測(cè)試方法

除了不同類(lèi)型的一致性測(cè)試之外，區(qū)分基站架構(gòu)對(duì)于gNB一致性測(cè)試也勢(shì)在必行。這會(huì)影響執(zhí)行一致性測(cè)試的方式。

基站變得越來(lái)越集成。1-O和2-O型基站架構(gòu)（例如在小型小區(qū)中使用的架構(gòu)）限制了對(duì)天線(xiàn)端口的訪(fǎng)問(wèn)。這些架構(gòu)使得在低頻和毫米波頻率下都無(wú)法進(jìn)行連接的測(cè)量。他們需要輻射測(cè)試方法。1-H基站雖然集成程度不高，但也需要進(jìn)行一些空中測(cè)量。表2提供了3GPP指定的四種基站配置的測(cè)試方法。

表2 3GPP基站配置和相關(guān)測(cè)試方法

5G設(shè)備的

一致性測(cè)試與基站相比，設(shè)備的一致性測(cè)試更為廣泛。首先，除了3GPP之外，還有更多的認(rèn)證機(jī)構(gòu)參與其中，包括全球認(rèn)證論壇（GCF）和PCS類(lèi)型認(rèn)證審查委員會(huì)（PTCRB）。GCF管理除北美以外所有地區(qū)的一致性測(cè)試的認(rèn)證和確認(rèn)過(guò)程。PTCRB是蜂窩電信和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)（CTIA）的一部分，它在北美負(fù)責(zé)此過(guò)程。這些組織采用3GPP規(guī)范，并將其精簡(jiǎn)為基本且實(shí)用的測(cè)試套件。他們還管理測(cè)試用例的驗(yàn)證和執(zhí)行測(cè)試服務(wù)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證。

設(shè)備一致性過(guò)程涉及由這些實(shí)體認(rèn)證的測(cè)試機(jī)構(gòu)，它們按照標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的測(cè)試用例執(zhí)行測(cè)試。這些機(jī)構(gòu)必須針對(duì)相關(guān)地理區(qū)域?qū)λ袦y(cè)試設(shè)備和測(cè)試用例進(jìn)行驗(yàn)證，以便對(duì)5G設(shè)備進(jìn)行一致性測(cè)試。一致性測(cè)試既昂貴又費(fèi)時(shí)。如果設(shè)備未通過(guò)測(cè)試，則很可能會(huì)錯(cuò)過(guò)市場(chǎng)窗口。除了一致性測(cè)試外，許多MNO還需要進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)試，以確保設(shè)備不會(huì)破壞其網(wǎng)絡(luò)并提供良好的用戶(hù)體驗(yàn)。這些測(cè)試稱(chēng)為運(yùn)營(yíng)商驗(yàn)收測(cè)試，并因網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而異。今年，包括AT＆T和NTT DoCoMo在內(nèi)的多家運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)發(fā)布了他們的5G接受計(jì)劃。

RF設(shè)備一致性測(cè)試設(shè)備的一致性測(cè)試

涵蓋了RF，協(xié)議以及兩者之間的交互性測(cè)試-無(wú)線(xiàn)電資源管理（RRM）。射頻測(cè)試涵蓋了設(shè)備射頻子系統(tǒng)的基本物理原理。這些測(cè)試（表3）包括發(fā)射機(jī)特性，例如發(fā)射功率，信號(hào)質(zhì)量和頻譜發(fā)射，以確保設(shè)備產(chǎn)生足夠的功率，成為一個(gè)良好的鄰居并提供良好的傳輸鏈路。接收器測(cè)試可確保設(shè)備抑制不想要的信號(hào)并評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度。設(shè)備一致性測(cè)試還包括互操作和性能測(cè)試，這些測(cè)試評(píng)估物理通道行為，但不評(píng)估虛擬或邏輯通道。

表3無(wú)線(xiàn)電傳輸和接收的設(shè)備一致性測(cè)試。

協(xié)議設(shè)備一致性測(cè)試

協(xié)議一致性測(cè)試在第2層和第3層檢查系統(tǒng)操作。這些測(cè)試除了其他方面（表4）還驗(yàn)證消息傳遞和計(jì)時(shí)。

表4設(shè)備一致性協(xié)議測(cè)試

RRM設(shè)備一致性測(cè)試

RRM測(cè)試（表5）與諸如切換之類(lèi)的活動(dòng)有關(guān)。這些測(cè)試對(duì)于5G在波束管理中將波束從一個(gè)天線(xiàn)切換到另一個(gè)天線(xiàn)而言尤其重要。5G通過(guò)5G與傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)電接入網(wǎng)絡(luò)之間的雙重連接以及獨(dú)立選項(xiàng)2顯著提高了RRM的復(fù)雜性。RRM測(cè)試可確保告知無(wú)線(xiàn)電操作方法，并在管理無(wú)線(xiàn)電資源時(shí)完成任務(wù)。

表5設(shè)備一致性RRM測(cè)試

一致性測(cè)試環(huán)境的OTA考慮因素

5G代表了帶有空中（OTA）測(cè)試的商業(yè)移動(dòng)通信的范式轉(zhuǎn)變。該聲明對(duì)于一致性測(cè)試尤其如此。幾乎所有針對(duì)前幾代設(shè)備的一致性測(cè)試都是使用電流連接進(jìn)行的?，F(xiàn)在，必須在OTA測(cè)試設(shè)置中管理所有mmWave一致性測(cè)試。在通信系統(tǒng)中放置測(cè)試點(diǎn)過(guò)去很容易。由于高度集成，情況已不再如此。對(duì)于許多gNB和5G設(shè)備，不可能進(jìn)行電纜測(cè)試。必須使用天線(xiàn)在消聲室內(nèi)擴(kuò)展校準(zhǔn)平面。

在基站前端，只能使用OTA方法在輻射接口邊界（RIB）上測(cè)試1-O和2-O型基站。它們的集成限制了對(duì)天線(xiàn)端口和連接的測(cè)量的訪(fǎng)問(wèn)。與通過(guò)電纜進(jìn)行測(cè)試相比，通過(guò)空中進(jìn)行測(cè)試要更加費(fèi)力，因?yàn)樗訌?fù)雜。測(cè)試在消聲室內(nèi)進(jìn)行。該測(cè)試環(huán)境會(huì)影響準(zhǔn)確性和功率水平。

對(duì)于設(shè)備，還有其他注意事項(xiàng)。一個(gè)關(guān)鍵方面是測(cè)試類(lèi)型，因?yàn)樗鼤?huì)影響OTA方法的選擇。根據(jù)一致性測(cè)試的類(lèi)型，需要使用不同類(lèi)型的腔室。例如：

RF測(cè)試需要間接遠(yuǎn)場(chǎng)（IFF）方法（圖4）。

針對(duì)多個(gè)到達(dá)角（AoA）的RRM測(cè)試需要具有多個(gè)探頭天線(xiàn)的直接遠(yuǎn)場(chǎng)（DFF）方法（圖5）。

使用單個(gè)AoA進(jìn)行協(xié)議測(cè)試也需要DFF方法（圖6）。

DFF OTA測(cè)試方法提供了被測(cè)設(shè)備與探頭天線(xiàn)之間的直接鏈接。IFF方法使用探針天線(xiàn)與設(shè)備之間的拋物線(xiàn)反射器進(jìn)行物理轉(zhuǎn)換，從而提供了較短的路徑長(zhǎng)度。您可以在5G OTA測(cè)試中查看5G OTA測(cè)試的關(guān)鍵概念和定義：關(guān)鍵概念和定義。

圖4用于射頻設(shè)備一致性測(cè)試的IFF OTA測(cè)試設(shè)置。

圖5用于RRM多AoA設(shè)備一致性測(cè)試的DFF OTA測(cè)試設(shè)置。

圖6用于協(xié)議單AoA設(shè)備一致性測(cè)試的DFF OTA測(cè)試設(shè)置。

使5G成為主流

自2012年開(kāi)始研究以來(lái)，5G技術(shù)已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。該技術(shù)已進(jìn)入其生命周期的關(guān)鍵階段。特定地區(qū)的消費(fèi)者正在體驗(yàn)5G。2020年將啟動(dòng)40多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。版本15將于2019年中期完成。盡管許多一致性測(cè)試正在最終確定中，并且該標(biāo)準(zhǔn)的未來(lái)版本中將出現(xiàn)新的一致性測(cè)試，但3GPP已在5G方面完成了重要的工作-足以推動(dòng)這一步。

5G主流迫在眉睫。業(yè)界的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到一致性和驗(yàn)收測(cè)試上。這些測(cè)試對(duì)于擴(kuò)展5G是必不可少的，也是必不可少的。他們還提出了重大的技術(shù)和業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)。

Jessy Cavazos是是德科技行業(yè)解決方案營(yíng)銷(xiāo)團(tuán)隊(duì)的成員。

編輯：hfy