5G时代的测试究竟有什么不同

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2 N3 h. S# N- P% H2 A4 w9 J! j回顾通信行业的发展，当3G转向4G时，由于频率覆盖、传播和许多其他参数的相似性，更新转换比较容易。但当通信发展到5G之时，业界发现相对于4G，5G在这些方面都发生了变化。而这些变化的出现，就意味着相关技术要面临着一场全面的革新。
在这场技术的交替中，5G对测试测量行业又会产生哪些影响？ 从广义上看，5G核心测试包括：5G网络架构改变带来的测量技术创新、5G新空口技术测量、5G需求产生的新设备测量、新的应用测量、现场测试以及适合5G新技术的测试测量方法设计。
: g, x4 f" i$ i1 I/ @6 S具体来看，由5G网络架构的改变，而产生新的传输网络需要改变适配5G业务的需求。由此所带来的延时问题和同步问题是5G测试首要解决的问题。这对于测试测量设备来说，就需要高精度的测试精度(ns级)、要支持单向时延。需要在更多的网络测试，更复杂的网络维护下，同时也要保障精准的时间测量。
; K5 l8 @/ ?6 s, C% N( r: r( ~& d  @同时，为了避免大量传播损耗，5G需要采用波束成形子系统和天线阵列。测试新的波束成形IC需要采用 快速可靠的多端口测试方案。这些测试方案必须测试每条路径的信号增益和相位控制，以确保适当的信号细窄/尖锐程度(level tapering)和相位调整，从而减少旁瓣和正确控制波束的方向。
* f- m1 u( s9 o* a. w; D基于以上原因，使得5G测试方案开始朝着毫米波方向设计。因此，NI认为，本振引入的系统相位噪音会成倍增加，甚可能占据主导地位，从而给组件测试带来了极大的挑战。测试仪器必须在FR1和FR2范围内均提供足够的动态范围，以分析和验证这两个5G频段内的组件性能是否一致。

' z! h+ ?5 V- M7 B- M9 p（根据3GPP R15版本的定义，5G NR包括了两大频谱范围，图片来源：鲜枣课堂）
但是，在实践的过程中，业界又遇到了新的难题——伴随着集成度的增加以及小型化的趋势，使得许多波束形成系统不再适用天线连接器。而是采用天线整合芯片(AoC)和封装天线(AiP)设备来实现毫米波频率下的波束成形，但这种设备没有可用的RF测试端口，迫使业界亟需寻找可以使用OTA辐射测试方法来进行设备特性分析的测试系统。
在射频测试中，OTA测试是指由测量天线接收然后再将信号传入测试仪表的方法。OTA测试一般为了避免空间干扰信号与多径，会在吸波暗室中进行。但是，由于在5G频率更容易受到环境条件影响而出现传播损耗，因此OTA测试的一致性可能更差。同时，由于传导耦合测试无法在没有离散连接点的情况下执行，因此将需要更频繁地进行OTA测试。
具体来看，有三大类不确定因素影响着OTA测试的准确性： 1.系统误差：系统误差通常来自测试设备和测试仪器，可能因为这些仪器未正确校准或出现持续 偏移。此外，也有可能是因为用户没有正确操作仪器。
0 w6 X. X; Z1 c- f( I$ Q4 D2.校准测量误差：OTA系统的许多组成部分都存在着相关的挑战，比如控制静区的质 量；正确放置参考和测量天线以确保正确的对齐和距离(远场)；消除驻波和互耦；以及准确地确定天线的绝对增益。
2 G5 L- R2 M1 W* Z3.DUT测量误差：如上所述，针对不同的DUT使用正确的测量网格密度有助于获得更可靠的结果。同样可提高结果可靠性的方法有：采用严格的步骤来确保定位器上的DUT始终与测量天线维持相同的距离和角度；通过所有连接器接口控制任何信号泄漏。
1 J/ m' Q" H$ d* m$ b4 L为了减小OTA测量不确定性，很多设备厂商将不确定性来源分离到系统子组件中。这些子组件包括，测量设备、 暗室、定位器以及测量和基准天线。
7 U# y# f6 L" c& X+ b对此， NI推出了用于特性分析和验证任务的模块化测试平台——PXI系统。据介绍，它与最新的 5G NR PHY 层要求保持同步，包含了构建多通道测试系统所需的测量科技和瞬时带宽这些基于PXI的测试系统可以使用PXIe-5840 矢量信号收发仪(VST)测量FR1频段的5G NR宽分量载波或载波聚合信号，也可以使用毫米波矢量信号收发仪(mmWave VST)对FR2频段进行测量。该解决方案结合了数十个双向RF端口，可直接用于5G测试。

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