5G移動通信測試技術進展與挑戰

楊曉偉

（京信網絡系統股份有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著我國通信產業的全面發展，積極落實5G全產業鏈成為主要任務。在產業鏈構筑過程中，并行完整的測試方案，從而提高通信質量和應用效率。

1 5G移動通信測試技術進展

1.1 新型多載波處理

（1）技術內容：在5G通信產業體系中，新型多載波技術能有效降低子帶或子載波的帶外泄問題，并且能結合技術應用規范建立更加完整的保護模式。其中，F-OFDM能將信號劃分為不同的子帶結構，然后結合業務應用規范和參數設置要求落實對應工作，提升子帶濾波處理的基本水平[1]。與此同時，配合UFMC技術單元對其進行更加深層次的過濾，確保5G信號傳輸的靈活性和安全性。

（2）測試指標：對新型多載波技術性能和具備時偏、頻偏狀態的異步運行環境中CP-OFDM技術進行對比[2]。

（3）測試內容：首先對比射頻和基帶頻譜性能結果，其次對上行同步、異步性能予以測試，最后完成下行同步、異步性能測試。

1.2 新型多址接入處理

（1）技術內容：相較于傳統的正交多址技術，新型多址接入處理過程更加關注資源的共享，借助疊加傳遞處理的方式確保資源體系內用戶復用率較為合理[3]。

（2）測試指標：上行用戶連接能力和上行免調度能力指標、下行吞吐量應用性能指標。

（3）測試內容：首先，要對上行、下行容量進行測試；其次，對MIMO覆蓋率進行測試；最后，對大連接能力予以測試。

1.3 大規模天線

（1）技術內容：5G技術中應用大規模天線，綜合考量信號傳遞的可行性，配合基站側配置多根天線的處理模式，建構橫向、縱向均可動態調控的應用方案，盡量提升天線增益效果。

（2）測試指標：峰值的吞吐量[4]。

（3）測試內容：對用戶密集分布區域的MIMO性能和覆蓋效果予以測試，并且要從垂直方向、水平方向進行MIMO性能測試。

1.4 新型編碼

（1）技術內容：在5G通信體系中，信道編碼結構要借助發送端建立相關通信信道，并且在發送端要完善元數據冗余信息的處理。與此同時，新型編碼處理方式可以有效對傳輸中的差錯方式和內容予以糾察，大大提升傳輸的安全性和穩定性，具體流程見圖1。

圖1 新型編碼信道解碼過程示意圖

（2）測試指標：靜止狀態和移動場景狀態下短碼、長碼性能增益指標。

（3）測試內容：一方面，對用戶靜止、移動極化碼長碼性能予以測試；另一方面，對用戶靜止、移動極化碼短碼性能予以測試[5]。

選取京信網絡系統股份有限公司的5G通信系統設備作為測試對象，對其進行了新型多載波、新型多址接入、大規模天線以及新型編碼的技術測試，具體結果如下。新型多載波的干擾功率比信號功率高出10 dB，通信設備性能基本無損失。新型多址接入測試中下行吞吐量增益超過86%，上行用戶連接能力提升3倍。大規模天線測試中，測試峰值吞吐量超過4 Gb/s。在新型編碼測試中發現，相較于傳統的Turbo編碼模式，新型Polar編碼在靜止場景中短碼增益0.35～0.48 dB、長碼增益0.35～0.6 dB，移動場景中短碼增益0.34 dB、長碼增益0.37 dB。

綜上所述，5G移動通信測試技術初步驗證成功[6]。

1.5 接入網技術

在5G移動通信體系中，NSA/SA是基本的網絡部署構架模式，如圖2所示。

圖2 NSA/SA網絡部署構架模式

若是對核心網進行集中測試，就要匹配運營商、設備供應商以及芯片廠商，從而保證相關測試工作的全面性，確保NSA/SA核心網應用功能的最優化。本文以2019年中國電信測試工作為例，測試的內容包括基本的業務流程效率、網絡切片內容、4G/5G交流互操作等內容，結合測試結果實現5G SA核心網容器化部署目標[7]。此外，對物理層基本功能、多天線、雙連接等予以分析，并配合傳導、OTA測量基帶的輸出功率參數，以保證能建立較為完整且運行穩定的5G通信信道。

2 5G移動通信測試技術在基站天線測試中的應用

目前較為常見的測試方法主要分為遠場測試、近場測試以及緊縮場測試等，要結合對比指標和路徑損耗等落實相應的分析對照。要想全面提升天線整體測試輻射性能分析的準確性，需要在指定的微波暗室中匹配相應的測試方法，以保證綜合測試結果的可行性[8]。

RC測試法能借助金屬攪拌器構成的統一均勻電磁場完成分析，整體成本較低，但是無法有效對控制信號的來波方向予以分析。RTC測試法能實現多方向性信道模擬，并且擴展性較好。但是受自身參數的影響，一般不會應用在測量天線數量較多的設備測量工作中。MPAC測試法在實際測試分析過程中能建立可控的復現過程，對時域、頻域以及空間域等特性予以全面分析，并且能最終完成方向型可控信道的生成處理。但是這種模式要建立3D信道，會提升系統復雜性并增加成本。

本文選取的是MPAC測試法，系統包括多探頭全波暗室與信道模擬器等，能結合實際應用狀態建立匹配的分析控制模式。要想在無反射且沒有回波的狀態下完成綜合測定分析，需要在暗室中安裝吸收反射信號的材料，并且配合轉臺結構有效應用綜合測試儀，從而匹配圍繞被測設備的雙極化天線，完成信道中信號的傳遞，最終實現吞吐量測量的目標[9]。

3 5G移動通信測試技術面臨的挑戰

我國在2018年下半年開展了5G技術最后階段的研發，并且基站功能測試工作也全面推廣，滿足了預期商用的標準要求，并在2019年開展終端和芯片研發。截止到2021年，作為全球最大智能手機無線數據芯片供應商，高通表示即將與40家運營商和電信設備供應商開展合作，并且廠商承諾使用5G毫米波技術。同時，我國也開啟了多元化的5G合作模式，但是目前依舊面對諸多挑戰和考驗。

5G網絡自動化和智能化是未來的主要發展趨勢，為了根據需求靈活支撐行業應用和業務場景，需要進一步轉型測試模式。此外，在5G網絡測試技術和產品方面也存在挑戰。目前我國企業還需要進口高端儀器設備，在支付采購和維護方面會大大增加成本。為了避免國外企業壟斷，需要加大多元研發工作力度[10]。

4 結 論

總而言之，隨著5G移動通信測試技術的不斷發展，為了更好地滿足相關應用要求，要從多方面落實相關工作，促進綜合測試處理工作的全面進步，為通信產業可持續健康發展奠定堅實基礎。