羅德與施瓦茨 5G測試解決方案

羅德 施瓦茨

4G改變生活，5G改變社會，5G已滲透到社會的各個方面。ITU定義的5G三大應用方向賦予了未來各種應用的可能。

3GPP標準組織在 2017年12月份完成了Rel.15非獨立組網(wǎng)NSA標準制定， 2018年6月完成了SA獨立組網(wǎng)標準的同時啟動了Rel.16標準化工作。2019年6月，工信部向四個運營商發(fā)放5G牌照，這標志著我國正式進入5G商用元年，同年10月31日三大運營商正式提供5G商用服務。2020年新基建助力5G建設。羅德與施瓦茨公司（以下簡稱“R&S公司”）作為移動通信領域的市場領先供應商，為5G FR1/FR2提供了完整的測試解決方案，包括了基站研發(fā)和生產，終端研發(fā)、生產和認證，以及網(wǎng)絡部署之后的覆蓋測試和性能評估。

5G基站研發(fā)和生產

2.1 芯片和元器件測試

5G關鍵技術包括了高帶寬、Massive MIMO、毫米波等，新技術帶來了對高性能頻綜、高速ADC/DAC、高效功放、還有毫米波波束成形器等關鍵芯片的測試需求。

5G基站頻綜的相噪測試需要高性能的相噪分析儀，R&S FSWP提供了單機高達50 GHz的最高測量頻率，并具備-172 dBc/Hz的優(yōu)異相噪，結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，確保了測量得到器件最真實的相噪水平。

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

5G毫米波采用的混合波束賦形技術使5G基站增加了波束成形器這一芯片，通過對多個通道幅相設置可實現(xiàn)對波束指向的靈活控制。真8/12（或最多24）端口網(wǎng)分ZNBT 40 GHz支持對常見的1分4/8波束成形芯片實現(xiàn)快速的幅相測量。除了單音外，利用SMW和FSW還可完成5G寬帶信號的收發(fā)測試。

2.2 基站38.141一致性測試

38.141測試規(guī)范第6章發(fā)射機測試定義了如功率、頻譜、發(fā)射信號質量等測試項，頻譜分析儀FSW或FSV（A）3000配置5G選件后可支持所有測試項目。第7章接收機功能測試定義了如靈敏度、動態(tài)范圍和接收互調等測試項，信號源需要模擬有用信號、調制干擾信號、CW或AWGN干擾等，如果采用多臺信號源搭建，不僅系統(tǒng)龐大，而且每次需對多條射頻線纜進行校準，增加了復雜度和出錯的可能性。SMW單表可配置兩路獨立的射頻通道，并且可實時產生AWGN或CW，像38.141規(guī)范中接收互調項目僅需一臺SMW即可實現(xiàn)三路射頻信號的模擬。

38.141第8章定義了5G NR基站接收機性能測試，需要在特定的3GPP信道衰落場景下驗證接收吞吐率，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，同時還可接收基站反饋的ACK/NACK信息并實時調整發(fā)送信號，滿足第8章全部測試場景。

2.3 基站產線快速測試

5G NR基站生產包括收發(fā)器傳導測試和OTA空口測試兩個階段，在收發(fā)器傳導測試階段，首先對每個收發(fā)通道進行校準，如發(fā)射功率校準、接收RSSI校準、以及通道間相位校準，之后再進行5G信號的收發(fā)測試，完成接收靈敏度和發(fā)射EVM/ACLR/SEM測試;在OTA測試階段需要對每路振子進行幅相校準，以保證整機波束賦形精度，之后就是對AAS進行EIRP、方向圖以及調制信號的ACLR/SEM測試。

Massive MIMO基站具備多達32或64個TRX，相較于4/8 TRX的LTE基站，5G Massive MIMO技術帶來測試時間數(shù)倍的增加，產線需要效率更加優(yōu)化的方案。R&S公司推出了基于私有云的快速產線測試方案，包括了SGT100A信號源和FSV（A）3000頻譜儀，F(xiàn)SV（A）3000設計之初就已考慮在云端完成信號分析以及快速的數(shù)據(jù)傳輸。用戶可通過高效的微服務實現(xiàn)快速的5G NR信號分析，極大地提高了基站產線測試效率。

R&S公司為基站核心芯片研發(fā)、單板研發(fā)和整機一致性測試，以及基站快速產線提供了全套解決方案，助力5G新基建。

5G終端研發(fā)、生產、認證測試解決方案

3.1 5G終端研發(fā)測試和毫米波OTA測試方案

5G終端產品眾多，產品在研發(fā)和商用化過程中，都會涉及到綜測儀的各種不同的應用，包括射頻調試、軟件協(xié)議測試、無線電型號核準測試等。

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

另外，CMW500+CMX500的方案不僅可以支持5G測試，未來還會基于這個方案支持5G的演進技術。

值得一提的是由于毫米波終端產品設計上的巨大變化，傳統(tǒng)的在8GHz以下的傳導測試已經(jīng)不復存在，所以針對毫米波測試需要在毫米波Chamber上進行測試，而Chamber的質量和測試方法也對測試結果產生了巨大的影響，R&S公司推出了適合認證，研發(fā)，生產的三款毫米波Chamber：ATS1800C、ATS800和CMQ500，可以滿足毫米波終端在整個生命周期的在各個階段的需求。

3.2 5G Sub 6G和毫米波終端生產測試方案

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