5G引入了大规模MIMO和毫米波技术使5G测试面临着全新的挑战

“经过前期基站射频指标测试的多轮迭代，目前基站厂家测试结果已经非常良好，工作带宽、阵子数、通道数都满足了运营商的要求，最大的EIRP波束的波间功率已经大于77dBm，可以很好的满足5G低频段的覆盖。”中国信通院技术与标准研究所无线与移动研究部主任工程师张翔在2019年（暨第七届）IMT-2020(5G)峰会上表示。

中国信通院技术与标准研究所无线与移动研究部主任工程师  张翔

众所周知，5G引入了大规模MIMO和毫米波技术，使5G测试面临全新的挑战，传统的测试方案均无法支撑5G测试。中国信通院技术与标准研究所在多年理论研究和测试验证基础上，创新设计和研发出5G射频和性能系列测试解决方案，形成了多维度OTA测试矩阵。在本次峰会上，中国信通院全面展示了Sub 6GHz和毫米波频段的5G射频和性能测试方案和应用成果。

对于5G测试，3GPP有4种方案:远场、近场、紧缩场和动态赋形紧缩场。远场，成本巨大，同时因为测试距离大，路损大，导致测小信号时容易出现问题；紧缩场，传统用来测雷达反射截面，现在用到民用用途，对于测试要求也有一些新需求，比如恒温恒湿，然而测基站需要高温高湿的环境，这两个环境是违背的，同时对场地建设也有很高的要求，比如地基的铺设，防震的处理等。此外，传统用的天线测试是近场方案，也无法做5G的有源测试，比如EVM和杂散测试都存在一些问题。

5G测试挑战巨大

据介绍，信通院与国内厂家一同研发主要针对Sub-6GHz的动态赋形紧缩场。但测试中最大的问题是场地众多、方案众多，导致测同一个设备会面临比较大的不确定度。为此，信通院与国内领先大学清华大学合作，在Sub 6GHz选择一个标杆场，选择一个领先的反射面（这个反射面能做2.4米的被测件），而且指标全面优于3GPP的指标要求，同时与测试厂家进行了多轮的测试验证。

当然，张翔表示，反射面只是一个铝制的反射板和碳纤维反射板，这个反射板并不是测试的核心，测试的核心是软件——如何控制反射面、转台、仪表，并成自动化测试很关键，毕竟测试量非常大。近年来，信通院也由此自主开发了一个反射面，可以支持3GPP所有的射频标的测试，同时可以支持CCSA所要求的基站的相关要求，也支持国内三大运营商的测试企标的要求，另外支持国内所有主流的射频类仪表，也有转台的接口协议。

“在完成了自动化测试后，会发现由此产生的数据可能有几十个G。这样庞大的测试数据分析起来很复杂，采用传统手动一条一条分析，将需花费很长时间。”张翔介绍称，为此信通院同样开发了自动化分析软件，可以对相应的测试数据进行自动化的全自动分析，并可以支持运营商各种定制化的要求。“为了降低各个测试场和测试结果的不确定度，也为了支持产业的发展，信通院愿意将分析软件免费向业界进行开放。”张翔如此表示。

低成本解决方案：动态赋形紧缩场

出于成本考虑，为测试众多厂家的基站设备，信通院在Sub 6GHz提出低成本解决方案——动态赋形紧缩场，用一个更大的阵列反向赋形基站，目前已经具备了入网条件。可以覆盖2.6GHz、3.5 GHz、4.9 GHz的主流频段测试，也支持所有指标的测试验证。

经过前期基站射频指标测试的多轮迭代，目前基站厂家测试结果已经非常良好，工作带宽、阵子数、通道数都满足了运营商的要求，最大的EIRP波束的波间功率已经大于77dBm，可以很好的满足5G低频段的覆盖。

据悉，Sub 6GHz测试系统已经应用于5G技术研发试验、运营商5G商用基站测试、系统设备厂商5G关键产品研发测试等环节，测试能力全面满足3GPP及运营商的相关规范要求，测试结果获得业界广泛认可。

在会上，张翔总体介绍了信通院对3GPP测试的支持情况：无论是紧缩场还是动态赋形紧缩场，信通院都可以支持所有带内带外指标的测试，但是目前有些测试指标受到一些限制，同时，信通院正在寻找相应的器件以便实现全部指标的精确覆盖。

此外，对于毫米波基站的测试，信通院针对目前基站各个尺寸和相应要求，制定小型紧缩场方案，并已经完成两个厂家毫米波基站的测试验证，可以实现所有带外、带内关键指标的测试验证，而且所有测试指标符合3GPP要求，不确定度完全符合3GPP要求。“在毫米波测试方面，信通院在功能上能够全部覆盖所有毫米波的测试进展。虽然毫米波商用还需要一段时间，但是现在信通院已经具备了毫米波的测试能力。”张翔表示。

除了基础的射频测试，还需要测试基站的性能。实际传播环境会对无线信号有遮挡、衰减等影响，这些遮挡和衰减的效果不能只依赖室外，也需要在室内做相应的测试验证。

从2017年到现在，业内也完成了3种测试方案的统一，并提出了全新的基于球面探头墙的OTA测试方式，完成了3家系统厂商的方案验证。目前来看，基站厂家在低速情况下吞吐量效果符合理论预期。

但是也要看到目前测试存在的几个问题。一是高速，更高移动速率的测试仍比较困难。二是跟踪能力上，各个厂家的基站能力存在细微差别，三是毫米波性能测试预计在明年年初具备测试条件，时间紧、任务重，还未形成成熟观念挑战很大。

在张翔看来：“对于终端的测试能力，Sub 6GHz测试与4G测试并没有太大的区别，但毫米波终端测试将有大的变革。”比如，测毫米波的射频指标，目前业内基本统一到了紧缩场的测试方案，并且紧缩场测试方案已经具备了相应基站终端毫米波测试能力。

信通院认为在手机终端测试方面主要是4个方面的挑战。第一，下行4天线，但原来4天线是两流，而5G则要同时接收四流，若手机的天线做得不好，差别将非常大。第二，传统手机上行是单发的，5G手机需变成双发，之间的干扰将非常严重的，如何预先测试出干扰也很关键。第三，传统只有数据波束，现在包括参考信号都有波束，以及5G和4G的互操作如何做。

信通院认为在手机终端测试方面主要是4个方面的挑战。

第一，下行4天线，但原来4天线是两流，而5G则要同时接收四流，若手机的天线做得不好，差别将非常大。第二，传统手机上行是单发的，5G手机需变成双发，之间的干扰将非常严重的，如何预先测试出干扰也很关键。第三，传统只有数据波束，现在包括参考信号都有波束，以及5G和4G的互操作如何做。