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TechnicalFeature 技术特写

5G OTA测试所面临的 络分析仪 温 快 频
矢量网
测
稳
范
SP800系列 度 0.0015dBm 速 率
有效性和可行性挑战 定 量 9kHz-9GHz 2 围
性
速
︓
低
支
轨
迹 度 152dB
Challenges for Effective and Realistic 5G OTA Testing 噪 端
持 5G
或 4
︵ 口
典 可
型 选
︑ NB-IoT
Miguel á. García-Fernández，EMITE Ingeniería S.L. 等 声 0.005dB/°C 值 ︑
时
测
︶
David A. Sánchez-Hernández，Universidad Politécnica de Cartagena, Spain 试 动
态
范 域 3ms
围 ︵
构建经济可行的5G空中（OTA，over the air）测试场景的路径还不是很清晰。随着5G 点
401
︶
标准开发、网络部署和设备制造背负起巨大的压力，目前我们仍尚未能通过5G OTA测试系
统解决相关实际问题。本文论述了所面临的部分挑战，并讨论了一些可能的解决方案。
新 空口（NR，new radio）技术在人们心目 段等5G新概念的诞生，5G OTA测试俨然成为了
中俨然成为了解决当前无线通信所有需求
无线通信行业近十年最大的挑战，也是成功实
的一揽子方案，包括实现高吞吐量、低时延， 现5G部署运营的关键里程碑。
以及改善面向终端用户的服务质量（QoS，
quality of service）及体验质量（QoE，quality of 5G OTA测试方法 做先进公司，创一流品牌
experience）。首要任务是需要满足移动宽带通信 3GPP TR 38.810协议中探讨了三款不同的
中用户和业务容量的指数级增长。全球移动话务 5G待测设备（DUT，device under test）的天线
量将从2016年的每月7201千兆字节激增至2021年 配置以及几种5G OTA测试方法，表1对此进行
1
每月约48270千兆字节，增长率高达670％。 NR 了总结。其中，混响室法（RC，Reverberation 无线通信与微波测量技术的综合解决方案供应商
还有望用于处理连接到IP网络的海量设备，其数 Chamber）非常适合用于测量各向同性关键性能
量在2021年大约将是全球人口的3倍（同样是从 指标（KPI，Key Performance Indicators），尤其
2016年的人均2.3台网络设备增至2021年的人均3.5 是总全向灵敏度（TIS，total radiated sensitivity）
台）。5G的关键特征中还列入了99.999％的感知 还有杂散发射。最近的研究成果更实现了通过 未 · 来 · 的 · 未 · 来
可用性及超可靠性，增加了复杂度。 时间反演或多普勒识别效应进行定向测量的能
2
在各家竞相实现增长、连接性、可用性和 力 ，见图1。同时，人们也在针对5G OTA测试
可靠性的过程中，3GPP和CTIA应运而生成为 开发一些混响室的新用途，特别是对于定向信
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了标准制定组织，使新技术在大规模部署之前 道环境下的设备 以及关于吞吐量和时延的实时
得以进行充分的OTA测试。根据过去4G OTA OTA测试。混响室法对于5G非独立（NSA，Non-
测试标准化的经验，重点问题在于基于共识的 Standalone）和独立（SA，Standalone）OTA测试
OTA测试标准化进程能实现什么，以及如何用 具有一些正面作用，例如在用于解决复杂多载波
来解决5G部署和运营中的实际挑战。随着诸如 需求的情况下，和其他方案相比大大降低了设置
MIMO技术、波束成形以及广为应用的毫米波频 成本。尽管复杂的多径系统意味着可能会造成部
分空间信息丢失，但如果能对延迟和总吞吐量性
0
能进行3D各向同性仿真也足以弥补，毕竟后者是
–10 用户在合理的时隙中能感知到的。然而5G OTA至
Normalized Radiation Pattern (dB) –30 力支持，因此它还不是5G标准化测试方法。 除常规频谱测试外，支持相位噪声、噪声系数、 矢量调制带宽 160MHz（支持5G NR） 支持2G/3G/4G、NB-IoT、802.11 a/b/g/n/ac、
今在应用混响室法进行各向同性5G信道模型仿真
–20
方面进展甚微，同时由于混响室法在3GPP缺乏有
将暗室多探头法（MPAC，multiprobe
–40
anechoic）扩展到5G意味着需要引入3D信道模型
频率范围 9kHz-40GHz
频率范围 3Hz-50GHz
–50
和毫米波，致使复杂度和所需探测器及配套信道
Bluetooth5.0、GPS、北斗
NB-IoT、5G NR测试
支持信令与非信令测试模式
仿真器端口数量大大增加，极大影响已经减小的
–60
Measured in RC
静区，故该方案缺乏可行性。尽管也有研究者提
Measured in AC
–70
出了一些多探头法的简化分区版变体，但需要在
远场进行操作，这项额外需求就至少限制了多探
–80
–90 –60 –30 0 30 60 90 头法在毫米波频段上对5G OTA的应用。
(°)
将辐射两步法（RTS，Radiated Two-Stage）
图1：在混响室和暗室中测得的被测天线H平面的辐射图（经许 纳入标准化5G OTA测试的过程，得益于在单个 400-884-9888
可从参考文献2复制）。 2×2单载波MIMO OTA模式下使用7个4G LTE
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