浅谈5G测试的挑战和差异

浅谈5G测试的挑战和差异

4天前 原创 于艺婉

本周,3GPP全会(TSG #80)正在美国举行,第五代移动通信技术独立组网标准(5G NR)将正式发布,再加上去年12月完成的非独立组网的NR标准,5G已经完成第一阶段全功能标准化工作。这也是整个通信行业进入全面冲刺5G的发令枪。不过,在这之前,很多还没有被“标准化”的工作也必须做好,诸如测试。

高频、高带宽、大规模天线、复杂的三维建模,使得5G测试与4G相比区别很大。如果使用传统方法会带来测试成本的急剧升高,而降低成本是整个行业发展的需要,行业急需可靠的、高性价比的解决方案来帮助完成5G网络的功能性能测试,思博伦的5G massive MIMO传导以及OTA测试解决方案可以成为备选方案之一。

近日,思博伦在京召开5G测试技术研讨会,分享了一些他们对于SUB 6G频段以及毫米波5G性能测试的一些思考研究和解决方案。思博伦通信全球产品经理肖辉和思博伦通信亚太区无线业务发展总监华忠也在与会期间分享了思博伦关于5G射频测试的创新和思考。

5G测试以何为准?

如前所述,5G独立组网标准将于本周内正式发布,我们不禁要问,既然这个标准还在议中,5G测试又该遵循哪种标准呢?对此,思博伦通信全球产品经理肖辉表示:“即将要出台的是5G主网络标准,而5G的测试标准是要落后于主网络标准的。测试标准需要大家一起贡献,标准的冻结需要很多次会议讨论,越复杂的标准发展越慢,MIMO-OTA测试标准经过了10年,反复评估研究,才得以最终确定。”

浅谈5G测试的挑战和差异

思博伦通信全球产品经理肖辉

这也意味着5G测试标准仍不是短期内就能定论,但5G测试并非毫无头绪,整个业界有大家共同遵循的共识。”即使没有国际标准,运营商也会提出入网标准,也就是企业标准。现在,5G链路级测试已经满足要求,而运营商更关注系统级测试,系统级的测试还没有哪家厂商能做到,也没有明确定义,运营商和厂商也都在摸索。”

5G测试之大不同

技术的不同使得测试层面也会出现差异,5G区别于4G的特征“频谱效率达到4G的5倍以上、峰值数据速率达到千兆比特每秒(Gbit/s)、网络能耗效率超过4G 100倍”,都无疑大大增加了5G测试的难度。

为了实现这些目标,5G采用了很多新的技术,包括大规模天线阵列波束赋形技术、超宽带技术、毫米波技术等。其中,大规模天线阵列可以实现64X4或128X4的MIMO,在6GHz以下的频段,5G 通信带宽要求达到100MHz-400MHz, 在毫米波频段(如28GHz, 39GHz 等), 带宽要达到1-2GHz。 而毫米波的传播属性与以往的无线通信使用的频段信号(<6GHz)差别很大,这个频段的性能测试将会是个新的挑战。

“思博伦作为测试设备公司,需要为5G设备运营商及厂商提供工具来验证5G设备的性能。5G的新技术要求和难度,也给设备性能测试提出了巨大的挑战。” 思博伦通信全球产品经理肖辉说,“首先,针对大规模天线阵列系统要求测试设备为每个天线单元提供无线链路,这样,设备链路的密度会非常大;其次,带宽的要求,需要测试设备在每个链路支持同样的带宽;至于毫米波频段,还要提供新的测试方法。设备支持链路的增加,也增加了测试设备的成本,因此如何既能够满足5G测试的需求,又能不额外增加太大的设备成本,给测试设备的开发也带来了挑战。针对5G 新技术领域的要求,与以往4G以前测试设备不同,思博伦采用创新的方法,提出来目前行业里具有性价比的解决方案。”

两个新名词——相位矩阵和暗室

在了解5G测试解决方案之前,有两个与5G测试相关的名字必须要了解一下——相位矩阵和暗室。思博伦通信亚太区无线业务发展总监华忠对其进行了介绍。“相位矩阵的引用,主要是为了减少对测试设备无线通道数量的要求,从而减低整体测试解决方案的造价。”

浅谈5G测试的挑战和差异

思博伦通信亚太区无线业务发展总监华忠

因为大规模天线阵列的引用,在无线传播的时候,信号会从每个天线单元发出,这样,每个天线单元就要分配一个专门的测试通道。 如果有128个天线单元,就要分配128个测试通道。 而相位矩阵可以把天线单元进行合并,并模拟天线阵列信号传播的方向特性,然后通过较少数量的端口连接到测试设备进行测试,这样,节约了大量的测试设备通道数,整体测试成本会大量降低。

在4G时代以及6GHz频段下,传导方式和辐射方式都可以用来测试设备性能。 不过,毫米波频段,因为设备大多无法提供线缆连接,只能用空口辐射的方式进行性能的测试,所以需要引入“暗室“。“暗室的引用,是为了采用空口辐射的方式来对无线设备进行性能评估,通过在微波暗室里安装一定的探头,可以采集被测设备的信号,探头的输出可以连接到测试设备进行测试。”华忠说。

5G massive MIMO性能测试解决方案之特点

由于从4G演进过来的传统测试手段会使5G性能测试系统笨重、价格昂贵同时难以扩展和维护,思博伦联合了暗室厂商做Massive MIMO OTA测试以及引入虚拟暗室“相位矩阵”做Massive MIMO传导测试,形成一种新的、经济的测试方法学,这就是思博伦的5G massive MIMO性能测试解决方案。

不再使用大量的信道仪堆叠来支持大规模天线阵连接的5G massive MIMO性能测试解决方案被国家实验室和系统厂商欢迎和认可。在毫米波频段,因为支持毫米波的频段的测试设备比较少,思博伦公司开发了频率转换设备,可以把信号频率在<6GHz 频度和毫米波频段之间转换,这样,客户可以使用现有地频段的测试设备与频率转换设备结合,来完成对毫米波产品的性能测试。

“现在中国互联网业务的发展速度远远超过过去的估计,视频直播,移动支付,语音图像识别,大数据分析,人工智能等无线互联业务几乎无处不在。4G的网络能力,已经在一定程度上满足不了消费者的用户体验要求,这就导致了无线运营商加快5G网络的部署计划。”肖辉说,“基本上全球主要运营商都开始了5G的试验网和确定了自己的部署时间表。未来三年,5G的商用网络将会大规模地在中国部署,由此带来的新的移动多媒体业务、物联网等,5G会催生出形形色色的新的杀手级应用,思博伦为即将到来的5G市场做好了准备。”

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