【应用】为应对5G网络面临的挑战，Keysight提供5G Massive MIMO OTA的测试方案

时间： 2018-09-24 来源：是德科技KEYSIGHT

5G作为下一代移动通信的标准，行业内的标准化组织和厂商都在非常积极地推进5G的研发工作。5G的目标是要提供和目前3G、4G完全不一样的用户体验，其中包含了我们在人群非常密集的区域依旧能保持一个高速的传输体验，还有低时延、高可靠性的通信。

ITU-R确定了5G的三大典型应用场景

为了使得网络能够达到这些典型场景的能力，我们需要一些新的技术来实现。新的技术，其中包括一些演进型的技术，目前LTE里在做的，Sub 6GHz、WiFi等无线网络的技术，频谱共存。也有一些是革命性的技术。比如说使用毫米波频段的宽带通信来提高传输速率，也包括Massive MIMO大规模天线阵这样的技术。

本文主要讲述5G OTA生产测试方案的特点和挑战与是德科技应对5G OTA的测试方案。

什么是Massive MIMO 技术？

Massive MIMO大规模天线阵技术，主要是在基站侧使用了大量的天线，这个数量是远远大于在蜂窝网络中使用的终端天线的数目。该技术在5G中可以极大地提高频谱的利用效率，降低用户之间的干扰。

Massive MIMO测试的挑战：

下面我们就来讨论一下，Massive MIMO系统的测量究竟有哪些挑战？

1、对于测试测量的指标。目前面临的困难是这些测量的指标并没有完全得到定义。大家知道，3GPP在定义整个5G终端和基站测试测量的规范和指标。现阶段对于Massive MIMO系统，基站这一侧，它的测试测量的指标，该怎么去定义，标准化的过程还没有完成。

2、3GPP定义的是系统级的性能指标，对于真正做Massive MIMO系统开发的工程师而言，比如天线工程师，射频发射机的工程师而言。他们更关心的是这些部件的性能指标的要求。如何把系统级的性能指标，分解到对于天线阵列、射频发射机的要求，这部分在行业中是一个持续在研发和讨论的工作。另外，我们提到对于Massive MIMO的系统，我们需要把系统放在真实的场景下测试会遇到非常多的困难。如何把设备放在实验室里进行测量，是一个被大家所认可的方式。

但是，在实验室中测量的结果和在现实场景中测量的结果，它们之间会有什么样的关系。是不是实验室的测试结果和在真实场景中的测量结果有高度的相关性，实验室的测量性能表现好，实际中的表现也好，这也是目前的一个问题。

3、对于5G基站，对于基站而言，传统指标的测试，主要是依赖传导测试来进行。对于Massive MIMO系统，由于天线阵列是整个系统里非常关键的一部分，大家都比较倾向于使用OTA的方法，传统的传导测试的结果和OTA测试的方法的结果，它们之间是一个什么样的关系。这也是需要研究清楚的问题。

4、测试测量方法的困难。大家知道Massive MIMO的通道数远远大于传统的系统。我们从测试测量的角度出发，需要一个可以扩展的、低成本、测试速度又非常高的方案，来解决Massive MIMO测试系统效率的问题。另外，在Massive MIMO的系统中，天线阵列和功放往往集成在一起，系统在校准的时候，这些有源器件对于系统校准的影响应该怎么去考虑，这也是测试方法中需要解决的问题。

5、Massive MIMO系统由于天线阵列的影响非常大也很关键。对于高频段来说，实际上射频和天线阵列是集成在一起的，没有射频接口来做传导测试。所以OTA测试是行业中大家比较公认的一种比较主要的方式。但是对于如何使用OTA来进行5G基站射频指标的测试，这个里面还有很多需要解决的问题。另外，如何把真实场景在实验室中复现出来，来进行测试。

6、测试速度的问题。我们知道当我天线数目变得很多的时候，我使用Beamforming的时候，Beam会非常得窄。如果要进行OTA测试，如果我需要准确的测到这个Beam，我就需要测量空间的分辨率。这个对于测试速度带来了非常大的困难。当我们使用Massive MIMO阵列的时候，我可以灵活地把beam指到特定方向，同时在不同的方向上我们也都需要这样的测试。这个带来了一个更大的困难，庞大的测试量的问题。

7、测试接口的变化。之前提到，在Massive MIMO中，射频前端和天线的集成是一个趋势，尤其是毫米波频段，现在的天线和射频前端都直接集成在一起。那么，没有了我们传统的端口做传导测试，必须采用OTA的解决方案。另外一个变化是对于5G的基站，它的BBU和RRU之间的接口有了很大的变化。这些接口，也都是私有接口。对于测量来说，如果能够使用这些接口进行测量，对问题的解决肯定是非常有帮助的。但是我们不确定能否使用这个接口来进行测试。

KEYSIGHT在5G Massive MIMO OTA的方案：

首先是射频指标的测试，下图是我们的一个基本配置。大家可以看到，在这个测试系统中包括几个关键的部分，其中测试设备涉及到N9040B 信号分析仪、E8267D 矢量信号发生器、M8190A 任意波形发生器、N5224A信号分析仪。

之前我们提到过，OTA暗室的选择是一个非常重要的考量。Keysight会支持我们的客户，根据不同的需求，来选择不同的OTA暗室。第二部分是仪表，在OTA测试中，射频仪表的选择也是一个非常重要的考虑。这个测试系统究竟是只需要支持Sub 6GHz，还是说要兼顾mmWave频段测试的需求，那么在这方面Keysight都提供了多种不同的仪表来供选择。另外一部分，是测试系统中的自动化软件。在整个OTA测试系统中，我们需要解决待测件的射频校准问题，需要解决测试自动化的问题，需要解决射频指标测试中信号的生成和分析问题。Keysight也提供了多种不同的软件，并且和OTA测试自动化软件集成在了一起。

针对系统校准和整个链路预算方面的考虑，在这部分我们的基本结论是，系统的集成和优化是整个测试系统的一个关键。整个测试方法和校准方法。在这一块，Keysight非常愿意和大家来讨论具体的需求，并为大家提供优化的解决方案。

目前Keysight正在着力去研发各种OTA解决方案，满足不同的测试需求。

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小元旦 Lv5. 技术专家 2018-09-24

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