R&SCMW500在OTA测试中的优势

李咏东 罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司

罗德与施瓦茨技术专栏

R&SCMW500在OTA测试中的优势

李咏东 罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司

编者按：随着LTE、Wi-Fi技术的发展，MIMO、OFDM宽带技术得到大量应用。OTA测试不再仅局限于测试终端天线辐射球面的发射功率和接收灵敏度，测试吞吐率、MIMO、载波聚合将逐步成为移动终端天线OTA测试的必选项目。谁最先实现了这些功能，谁就最先站到了OTA测试的最高点。罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司李咏东所撰《R&SCMW500在OTA测试中的优势》一文对R&SCMW500综合测试仪进行了详细介绍。罗德与施瓦茨公司提供的R&SCMW500综合测试仪是业界唯一的单台仪表，可提供GSM、cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA、HSPA、EV-DO、LTE-TDD、LTE-FDD、LTE-Advance、Wi-Fi802.11ag AC、蓝牙、CMMB等完整制式，是实现测试发射功率、接收灵敏度、吞吐率、MIMO、载波聚合等功能的完美测试平台。

1 引言

通常移动通信终端中的OTA（OverTheAir）测试，实际上是指使用综合测试仪的Active有源测试，有别于使用矢量网络分析仪的Passive无源测试。

使用有源测试的测试速度虽然比无源相对要慢，但是因为移动终端是一个复杂的材料体，往往无源测试对发射性能的模拟是可信的，对于接收性能，只能大概参考一下，某些特例里甚至完全不能吻合。在当今现代通信大量采用宽带OFDM、MIMO技术的情况下，采用有源测试，能更直观和准确地反映移动终端天线的性能。

传统的测试参数如下：

（1）发射功率（TRP）：通过对整个辐射球面的发射功率进行面积分并取平均得到。它反映移动终端整机的发射功率情况，跟移动终端在传导情况下的发射功率和天线辐射性能有关。

（2）接收灵敏度TIS（TotalIsotropicSensitivity）：在整个辐射球面移动终端接收灵敏度指标的情况。反映了移动终端整机的接收灵敏度情况，跟移动终端的传导灵敏度和天线的辐射性能有关。

通过测试后，最终可得到有源参数生成报告，让研发者一目了然地知道所做天线性能的好坏。

但是，当今移动通信技术日新月异，全新的测试理念也一样冲击着传统的OTA测试领域。

纵观GSM-TD-SCDMA-HSPA-LTE、cdma2000 EV-DO-LTE、802.11ag AC的发展历程，无一不是以“提高传输速率”为奋斗目标。天线性能将直接影响到数据的传输速率，通过以下测试参数可以更直观地查看到移动终端在整个辐射球面的表现情况：

（1）吞吐率（Throughput）：测试移动终端在耦合情况下达到的传输速率。例如，Cat4的移动终端在SISO情况下RLC的理论吞吐率可达75Mbit/s，通过OTA测试可以验证移动终端是否在整个辐射球面均可达到75Mbit/s传输速率。

（2）多天线（MIMO）：测试移动终端在多天线（包含天线分集）情况下达到的传输速率。例如，Cat4的移动终端在2×2情况下RLC的理论速率可达150Mbit/s，OTA测试可验证在耦合情况下各方向的数据传输情况。

（3）载波聚合（CA）：在LTE-Advance的R10中，对移动终端提出了载波聚合的要求。例如，Cat6就要求2DownLinkCA，速率达到300Mbit/s。

2 R&SCMW500在OTA测试中的优势

以下是罗德与施瓦茨公司的CMW500测试方案是如何测试上述参数的，由此可以看到它独特的优势：

（1）发射功率（TRP）：OTA程序控制R&S CMW500与移动终端完成连接后，控制被测移动终端按指定功率发射，并按三维坐标旋转被测终端，通过OTA暗室中的接收天线，R&SCMW500不断接收并测量到被测终端的发射功率，R&S CMW500把测试值反馈到测试软件，按照坐标得到被测终端在整个测试球面的发射功率。

R&S CMW500提供了3～6个RF接头，OTA测试的发射天线与接收天线可以分开，对于发射路径和接收路径完全不同的OTA测试来说，可以方便地设置输出、输入接头及无线损耗补偿，而无需使用影响测试精度和动态范围的合路器。

（2）接收灵敏度TIS（Total Isotropic Sensitivity）：OTA程序控制R&SCMW500与被测终端完成连接后，下调下行发射功率到规范指定值，旋转被测终端，测试在三维坐标下的BER，验证是否符合要求。由于移动终端天线的增益都是0～2dBi左右，因此综测仪的发射精度越高，就越能精确地测量到移动终端在不同三维空间的增益变化情况。R&SCMW500的信号源可达0.6dB的发射精度，是业界精度最高的综合测试仪。

通常地，OTA测试不但应用于蜂窝通信，也应用于像Wi-Fi、CMMB等非蜂窝通信测试。一台综测仪如果涵盖了蜂窝通信的GSM、cdma2000、TD-SCDMA、WCDMA、HSPA、EV-DO、LTE-TDD及LTE-FDD及非蜂窝的Wi-Fi802.11ag AC、CMMB、蓝牙等，那将是OTA的一站式测试方案，为OTA测试的理想操作模式，而R&SCMW500可以实现这一点。

（3）吞吐率（Throughput）：无论蜂窝或非蜂窝通信的移动终端，都可与R&SCMW500按照指定速率建立通信，随后与R&S CMW500内置数据应用服务单元（DAU）建立IP连接，不依赖于外置服务器完成Ping、HTTP、FTP、UDP、TCPIP数据应用，在不同的频段、频率、速率、天线方向上的吞吐率表现，可以有效地评估移动终端天线的性能，具体参见图1。

图1 R&SCMW500具有独特的内置吞吐率测试功能

（4）多天线（MIMO）：移动通信发展到今天，数字调制技术已做到炉火纯青，当前有效地提高数据速率的方法就是使用多天线技术（MIMO）。天线的好坏，直接影响MIMO的实现效果。因此，在OTA测试中，对MIMO的测试必不可少。

LTE 3GPP36.213对多天线的数据发送格式、数据流调度、多天线间的相互关系做了详细定义，分别为Transmission Mode1～9，在严谨的OTA测试中应分别予以测试。

目前，R&SCMW500已经支持：

●LTER8

——Transmission Mode 1 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 2 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 3 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 4 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 6 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

如图2所示，支持单层闭环空间多路复用。——TransmissionMode7for2×2MIMO。如图3所示，支持单层波束成形。

——TransmissionMode8for2×2MIMO。

如图4所示，支持双层波束成形。

——Transmission Mode 9 for 2×2MIMO，4×2MIMOand8×2MIMO。

支持8层空间多路复用。

●LTER10

图3 TM7实现示意图

图4 TM8实现示意图

——2载波聚合MIMO 2×2、MIMO 4×2、MIMO 8×2。

——2载波聚合2上行载波SISO。

——支持1载波MIMO、2载波SISO的Cat6。

——支持3载波聚合的接收机灵敏度测试。

LTE采用MIMO技术最重要的一个原因就是它可有效地抵抗复杂的无线环境衰落。因此，为检测移动终端天线在实际无线环境中的表现，需要在实验室创造一个环境来模拟再现。R&S CMW500内置基于3GPP36.521-1定义的EPA5和EVA5衰落模型，可以方便地验证多天线性能。

图2 TM6实现示意图

（5）载波聚合（CA）

LTE已经发展到了R10，为提高传输速率及有效地利用可用频率资源，采用了载波聚合技术：每个载波可工作在不同频段、不同频率，甚至不同制式（例如一个载波TDD、一个载波FDD），对于承载不同信号的移动终端天线提出了很高要求。最终效果如何？还需要移动终端与综测仪建立实际信令连接，测试相关指标才能知道。

R&SCMW500单台信令综测仪可以支持2～3个下行载波的载波聚合MIMO发射机、接收机测试。这是业界独此仅有的单台仪表解决方案。方便的远程控制、简单的设备搭建，非常利于OTA自动程序运行测试，具体参见图5。

图5 支持LTER10中UL载波分别为TDD、FDD的测量

3 结束语

随着LTE、Wi-Fi技术的发展，MIMO、OFDM宽带技术得到大量应用。OTA测试不再仅仅局限于测试终端天线辐射球面的发射功率和接收灵敏度。测试吞吐率、MIMO、载波聚合将逐步成为移动终端天线OTA测试的必选项目。谁最先实现了这些功能，谁就最先站到了OTA测试的最高点。罗德与施瓦茨公司提供的R&SCMW500综合测试仪是业界唯一的单台仪表，可提供GSM、cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA、HSPA、EV-DO、LTE-TDD、LTE-FDD、LTE-Advance、Wi-Fi 802.11ag AC、蓝牙、CMMB等完整制式，是实现测试发射功率、接收灵敏度、吞吐率、MIMO、载波聚合等功能的完美测试平台。让罗德与施瓦茨公司的“倚天宝剑”与您的OTA“屠龙宝刀”双辉合璧，独步OTA测试之天下。

1 罗德与施瓦茨公司.CMW_DataApplicationUnit_UserManual

2 ToralfWiesner.R&SCMW500_feature_update

3 3GPPTS36.213V11.0.0(2012-09)

4 罗德与施瓦茨公司.R&SCMW500_dat-sw_en