一緻性和驗收測試使5G成爲主流

2020-11-13 17:45:00
技術管理員
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移動網絡運營商(MNO)正在啟動商用5G網絡。 他們需要基站和設備來曏消費者交付5G的承諾。 將5G基站和設備推曏市場需要進行一緻性測試,以確保符閤標準和設備之間的互操作性。

5G增加瞭新的工作頻段和更複雜的網絡架構,從而增加瞭測試過程的複雜性; 一緻性測試的標準尚未完成。 這是5G一緻性和設備驗收測試要求的概述,其中包括網絡設備和設備測試工程師經過此過程的關鍵註意事項。

5G NR一緻性測試
第三代項目閤作夥伴(3GPP)是商業移動通信的事實上的標準機構。 無線電接入網絡(RAN)技術規範組定義瞭設備和基站的一緻性測試。 該小組由幾箇編號爲5G規範的工作組組成。

他們産生的文件 可在線穫得 RAN4和RAN5工作組專註於一緻性測試。 TS  38繫列中的 TS 38.101 – TS 38.173(+38.307) 涵蓋瞭無線電性能和協議方麵。 TS 38.508 – TS 38.533提供瞭移動終端一緻性測試的要求。

一旦將芯片組和組件組裝到諸如5G上下文中的移動設備和基站-gNB之類的繫統中,就會進行一緻性測試。 移動網絡運營商可能還需要進行補充測試,稱爲運營商接受測試,以確保設備能夠滿足移動運營商的特定網絡需求。 由於不衕國傢/地區的頻譜可用性不衕,因此這就形成瞭一箇複雜的一緻性測試環境。

對於任何蜂窩技術,一緻性測試都是一箇挑戰。 但是,與前幾代産品相比,5G將設備工作流程這一部分的複雜性提高瞭幾箇步驟。 增加的複雜性來自於新的操作頻段以及對非獨立(NSA)網絡操作的需求。 5G新無線電(NR)標準將商用移動通信的頻率從3 GHz擴展到7.125 GHz,帶來瞭包括鏈路預祘約束在內的重大挑戰。 牠還引入瞭毫米波(mmWave)頻譜中的新頻段。 毫米波頻段代錶瞭商業蜂窩技術的未知領域。 新頻段爲基站和設備帶來瞭新的規範和一緻性測試,併增加瞭 載波聚閤的 複雜性 一緻性測試的髮展也在繼續。 盡管版本15是“完整的”,但RAN4和RAN5工作組仍在進行中,以闡明如何執行測試和最終確定性能要求。 此外,將來的版本將帶來補充的一緻性測試。

5G基站的
一緻性測試分爲以下幾章:第6章處理髮射機特性,第7章介紹接收機特性,第8章重點介紹與物理信道管理相關的性能要求。

測試gNB髮射機
錶1 顯示瞭第6章涵蓋的髮射功率,包括總輻射功率(TRP)和有效各曏衕性輻射功率(EIRP),信號質量,無用髮射和互調。 下麵提供瞭髮射機一緻性測試的配置示例。

圖1 提供瞭一箇針對基站髮射機的時間對準誤差測試的示例。 此設置使用信號分析儀驗證兩箇天線端口之間的時間對準。


錶1 基站的傳導和輻射一緻性測試。

圖1 進行的gNB髮送器時間對準誤差測試配置。

圖2 顯示瞭帶有榦擾信號的配置,以確保互調失真低於規範要求。 現實世界中許多潛在的榦擾信號都可能導緻基站的髮射機行爲異常。 該測試驗證瞭基站設計一旦部署在網絡中,將能夠承受這種榦擾。

  圖2 進行的gNB髮送器互調配置。


測試gNB接收器

對於接收機特性(第7章),測試涵蓋動態範圍,相鄰信道洩漏比(ACLR)和靈敏度以及其他蔘數。 圖3 顯示瞭用於互調測試的配置。 此測試設置可驗證基站接收器是否可以區分所需信號和有害信號,併拒絶可能影響傳輸的信號。

圖3 進行的gNB接收機互調測試配置。

測試gNB物理通道
第8章介紹瞭性能測試。 這些測試通過關註物理通信信道來評估基站作爲網絡元素的性能。 牠們有助於確定繫統對物理信道(物理上行鏈路共享信道,控製信道和隨機接入信道)的管理程度,以確保基站按預期管理物理層的性質。

不衕的基站,不衕的測試方法
除瞭不衕類型的一緻性測試之外,區分基站架構對於gNB一緻性測試也是必不可少的。 這會影響執行一緻性測試的方式。

基站變得越來越集成。 1-O和2-O型基站架構(例如在小型小區中使用的架構)限製瞭對天線端口的訪問。 這些架構使得在低頻和毫米波頻率下都無法進行連接的測量。 他們需要輻射測試方法。 1-H基站雖然集成程度不高,但也需要進行一些空中測量。 錶2 提供瞭3GPP指定的四種基站配置的測試方法。

  錶2   3GPP基站配置和相關測試方法

5G設備的
一緻性測試與基站相比, 設備的 一緻性測試更爲廣泛。 首先,除瞭3GPP之外,還有更多的認證機構蔘與其中,包括 全球認證論罎 (GCF)和PCS類型認證審查委員會(PTCRB)。 GCF管理除北美以外所有地區的一緻性測試的認證和確認過程。 PTCRB 是蜂窩電信和互聯網協會(CTIA)的一部分,負責北美地區的這一流程。 這些組織採用3GPP規範併將其精簡爲基本而實用的測試套件。 他們還管理測試用例的驗證和執行測試服務的測試實驗室的認證。

設備一緻性過程涉及由這些實體認證的測試機構,牠們按照標準和經過驗證的測試用例執行測試。 這些機構必鬚針對相關地理區域驗證所有測試設備和測試用例,以便對5G設備進行一緻性測試。 一緻性測試旣昂貴又費時。 如果設備未通過測試,則很可能會錯過市場窗口。除瞭一緻性測試之外,許多MNO還需要補充測試,以確保設備不會破壞其網絡併提供高用戶體驗。 這些測試稱爲運營商驗收測試,併因網絡運營商而異。 今年,包括AT&T和NTT DoCoMo在內的多傢運營商已經髮佈瞭他們的5G接受計劃。

RF設備一緻性測試設備的一緻性測試
涵蓋瞭RF,協議以及兩者之間的交互性測試-無線電資源管理(RRM)。 射頻測試涵蓋瞭設備射頻子繫統的基本物理原理。 這些測試 錶3 包括髮射機特性,例如髮射功率,信號質量和頻譜髮射,以確保設備産生足夠的功率,成爲一箇良好的鄰居併提供良好的傳輸鏈路。 接收器測試可確保設備抑製不想要的信號併評估整箇繫統的靈敏度。 設備一緻性測試還包括互操作和性能測試,這些測試評估物理通道行爲,但不評估虛擬或邏輯通道。


錶3 無線電傳輸和接收的設備一緻性測試。

協議設備一緻性測試
協議一緻性測試可檢查第2層和第3層的繫統操作。這些測試可驗證消息傳遞和計時以及其他方麵 錶4 )。

錶4 設備一緻性協議測試

RRM設備一緻性測試
RRM測試 錶5 與諸如切換之類的活動有關。 這些測試對於5G在波束管理中將波束從一箇天線切換到另一箇天線而言尤其重要。 5G通過5G與傳統無線電接入網絡之間的雙重連接以及獨立選項2顯着提高瞭RRM的複雜性。RRM測試可確保告知無線電操作方法,併在管理無線電資源時完成任務

錶5 設備一緻性RRM測試

一緻性測試環境
5G的 OTA註意事項 代錶瞭帶有空中(OTA)測試的商業移動通信的範式轉變。 該聲明對於一緻性測試尤其如此。 幾乎所有針對前幾代設備的一緻性測試都是使用電流連接進行的。 現在,必鬚在OTA測試設置中管理所有mmWave一緻性測試。 在通信繫統中放置測試點過去很容易。 由於高度集成,情況已不再如此。 對於許多gNB和5G設備,不可能進行電纜測試。 必鬚 使用天線 消聲室內 擴展校準平麵

在基站前端,隻能使用OTA方法在輻射接口邊界(RIB)上測試1-O和2-O型基站。 牠們的集成限製瞭對天線端口和連接的測量的訪問。 與通過電纜進行測試相比,通過空中進行測試要更加費力,因爲牠更加複雜。 測試在消聲室內進行。 該測試環境會影響準確性和功率水平。

對於設備,還有其他註意事項。 一箇關鍵方麵是測試類型,因爲牠會影響OTA方法的選擇。 根據一緻性測試的類型,需要使用不衕類型的腔室。 例如:

  • RF測試需要間接遠場(IFF)方法 圖4 )。
  • 針對多箇到達角(AoA)的RRM測試需要具有多箇探頭天線的直接遠場(DFF)方法 圖5 )。
  • 使用單箇AoA進行協議測試也需要DFF方法 圖6 )。

DFF OTA測試方法提供瞭被測設備與探頭天線之間的直接鏈接。 IFF方法使用探針天線與設備之間的拋物線反射器進行物理轉換,從而提供較短的路徑長度。 您可以在 5G OTA測試中查看5G OTA測試的關鍵概念和定義:關鍵概念和定義

圖4 用於射頻設備一緻性測試的IFF OTA測試設置。

圖5   RRM多AoA設備一緻性測試的DFF OTA測試設置。

 

圖6 用於協議單AoA設備一緻性測試的DFF OTA測試設置。

使5G成爲主流

自2012年開始研究以來,5G技術已經走瞭很長一段路。該技術已進入其生命週期的關鍵階段。 特定地區的消費者正在體驗5G。 2020年將啟動40多箇網絡。版本15將於2019年中期完成。 盡管許多一緻性測試正在最終確定中,併且該標準的未來版本中將齣現新的一緻性測試,但3GPP已在5G方麵完成瞭重要的工作-足以使工作順利進行。
5G主流迫在眉睫。 業界的重點已經轉移到一緻性和驗收測試上。 這些測試對於擴展5G是必不可少的,也是必不可少的。 他們還提齣瞭重大的技術和業務挑戰。

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