R&S公司5G测试解决方案已完备

2019-06-21 08:20罗德与施瓦茨公司
通信产业报 2019年15期
关键词:频谱仪产线信令

高速移动宽带、万物物联和无人驾驶汽车的快速发展,成为5G标准的主要驱动力。超高清、3D和浸入式视频的流行,将会驱动数据速率大幅提升,同时用户还希望能够在体育场、商业中心等超密集场所,以及高铁等高速移动环境下也能获得一致的业务体验;物联网、车联网和工业4.0等应用对移动通信技术提出了更严格的低延时、高可靠性、大容量等要求。

3GPP标准组织在 2017年12月份完成了NSA非独立组网标准制定,紧接着于2018年6月完成了SA独立组网规范,5G关键技术包括毫米波、大规模MIMO、高带宽和新波形等。罗德与施瓦茨公司(简称R&S公司)提供了5G几乎所有相关的测试解决方案,包括了5G NR在Sub6G或毫米波频段的信号产生和分析、芯片和元器件测试,Massive MIMO传导和OTA测试、网络路测和干扰查找,覆盖基站和终端的产线和研发应用。

5G NR超宽带信号产生和分析

R&S公司在2018年初提供完全符合3GPP标准的信号产生和解调选件SMW-K144和FSW-K144/K145,支持Sub6G和毫米波两个不同频段,支持协议中定义的各种带宽和参数集配置,满足5G NR发射机和接收机测试需求,以及像功放和 RFIC等元器件测试要求。

SMW单表信号带宽可达2GHz,频率最高44GHz,其5GNR选件提供了实时信号生成能力,无需通过电脑事先生成IQ文件再导入仪表,所有设置操作都可在带触摸屏的SMW上直接完成,另外频谱仪FSW单表具备业界最大的2GHz内置分析带宽,频率达90 GHz,其5G NR解调软件K144/K145界面风格和4G LTE相近,集成了调制精度/ACLR/SEM/多天线时延差/开关功率等测试功能。除了SMW和FSW外,信号源SMBV或SGT以及频谱仪FSV(A)3000或FSV(A)都具备5G产生或分析的能力。

实际的5G测试系统还可能包含预放、滤波器、天线等外部附件,这些附件本身的幅相频响也会影响测试结果。R&S的信号源SMW200A和频谱仪FSW都提供了对应的幅相校正选件k544,允许用户将外部附件SnP格式的S参数文件导入到信号源或频谱仪,使参考面从仪表平移至被测件端口,通过仪表对幅相实时修正保证了结果的准确性。

Massive MIMO传导和OTA测试

Massive MIMO传导测试包括多端口TRX和天线两部分。借助于全并行网分ZNBT或者经济型的ZNB+ZN-Z84构成多达24或48个网分端口,可实现TRX多端口的幅相差测试,以及多端口天线的驻波/隔离度等指标测试。

不同于4G LTE基站,5G基站整机没有任何射频传导接口,以及5G终端由于毫米波天线的AIP封装使得射频指标测试也只能在OTA下完成。OTA的近场和远场划分由Fraunhofer距离R=2× D2/λ定义,其中D是最大天线口径或尺寸。对于较大的设备,例如Sub6G基站其所需的暗室尺寸可能变得非常大。为了节省场地面積,2018年R&S新推出的面向sub6G Massive MIMO基站的测试系统R&S PWC200。PWC200平面波转换器由上百个宽带Vivaldi天线阵列组成,能够在原本辐射近场距离指定区域内形成平面波,从而达到远场测试的效果,大幅度地缩小远场测试空间。PWC200可以实现实时辐射功率和收发器测量(EVM、ACLR、SEM等),是测量5G Massive MIMO基站天线阵列的理想方案。

针对毫米波终端的OTA测试,R&S公司2018年推出的 ATS1000测试暗室能够帮助开发人员和产线工程师对天线模块、收发器、芯片组和无线设备进行5G OTA测量。天线和收发器的测量可以在18GHz到87GHz的频率范围内进行。因此该系统支持目前5G所关注的所有毫米波频段。 另外,紧凑的测试室设计仍然可以实现在远场情况下测量移动设备。通过结合R&S TS8980 5G RF测试系统,用户可以从OTA的测量中得到相关的RF参数(例如:功率、ACLR和EVM)。

5G终端测试解决方案

首先,5G终端研发和生产射频测试方案。R&S公司现有的CMW100产线测试仪最新版本已经支持Sub 6GHz 5G NR 发射和接收测试。该解决方案完全支持2G、3G、4G和5G蜂窝技术以及非蜂窝技术,是一台理想的产线非信令全制式测试仪表。R&S公司最新推出的R&S CMP200无线通信测试仪,配合RRH变频器,可用于28GHz和39GHz毫米波频段的5G NR产线测试。

其次,5G综测/协议/射频一致性测试。从5G NR演进过程可以看到,很多现有LTE网络的运营商将在未来很长一段时间内选择NSA组网方式。NSA的组网方式,可以将5G NR看作是在现有LTE网络的一个扩展。与此相对应,R&S公司在现有的支持LTE信令测试的CMWflexx基础上,增加一台支持5G NR信令的CMX500,组成支持5G NR信令测试的方案。配合Remote Radio Head HEAD30变频器,可用于28GHz和39GHz毫米波频段的5G NR信令测试。该系统配合R&S的OTA 暗室即可组成一个完整的毫米波5G NR OTA测试解决方案。

协议一致性测试是众多运营商强制要求的测试内容。作为终端厂家或者是手机芯片厂家,为了更好地验证终端的协议一致性要求,一致性测试一个非常重要的必不可少的环节,R&S提供针对5G NR协议一致性测试的完整解决方案。

3GPP 不仅定义了5G NR系统和终端的核心规范,而且还定义5G NR终端一致性测试规范,其中终端射频一致性测试标准是38.521。测试内容主要包括:终端的发射机特性、接收机特性和性能需求等射频指标。R&S提供基于Sub6G和毫米波5G NR的射频一致性测试方案。

5G网络覆盖测试

针对国内已经开始部署5G小规模试验网,第一步就是基站选址及链路损耗测量。对此R&S公司提供可支持到6GHz的扫频仪,可用于2.6/3.5/4.9GHz等频点的实测。具体的系统搭建是“信号源+放大器+发射天线”来模拟5G基站发射,“扫频仪+路测软件+接收天线”来模拟5G接收终端,按照路测的方式让扫频仪在不同地点测试链路的实际损耗,从而帮助客户优化基站选址,验证链路损耗仿真结果。伴随着5G小规模试验网的部署,干扰查找也是一个热门的话题。对此R&S发布了专用的干扰定位仪MNT100,MNT100配备的强大的预选功能以及无与伦比的实时处理速度,能够快速地定位各种突发干扰信号。

本文介绍了5G NR标准化状态以及业界遇到的测试测量挑战,同时详细讨论了基于R&S矢量信号发生SMW、矢量信号分析仪FSW、矢量网络分析仪ZNA/ZNBT、5G综测仪CMX等仪表,覆盖5G研发/生产/网络覆盖/认证等各个方面,R&S公司力争为5G技术的发展提供最完整和优质的测试方案。

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