5G NR 一致性测试的挑战
白皮书
5G 技术的商业化步伐正在加速，并且要求设备和基站公司必须按照规定步骤将
5G 产品推向市场。自 4G LTE 推出以来，已经过去了将近 10 年时间。4G 比3G 有了巨大的提升，而 5G 新空口（NR）这次带来了更具颠覆性的变化，因此在获准进入市场的过程中，参与者必将面临极大的挑战。
芯片组和设备将会运行更高的频率，而且需要更大的传输带宽。设备和基站还将采用新的接入技术建立连接，网络也会继续演进，以便处理更的多数据，服务更多用户，以及提供不同等级的服务。4G 网络 和 5G NR 网络必须做到协调对接，以便无缝地为用户提供服务。
设备厂商和基站公司需要克服的最大挑战是，需要确保成功通过一致性测试和设备验收测试。在准备进行 5G NR 一致性测试时，请务必牢记以下几个要点：
- 针对一致性测试的具体要求和测试方法，目前完成的进度还不到 50%
- 频率范围 2（FR2：24.25 至 52.6 GHz）极大地增加了测试的复杂性
- 测试用例的数量将会呈指数增长
- 5G NR 标准还在持续演进之中，以便涵盖更高的频段、支持更大的信道带宽和更多共存场景。
以下 4 个技巧旨在帮
助您抢先为 5G NR 一致性测试和设备验收测试做好准备：
- 进行一致性测试时，要以最低要求为指导
- 利用灵活的高性能仪器应对测试系统的复杂性
- 确保让测试用例采用标准平台
- 持续跟进最新的5G NR 标准
下面是抢先为 5G NR 一致性测试和设备验收测试做好准备的 4 个技巧
1. 进行一致性测试时，要以最低要求为指导。
在把设备和基站推向市场之前，需要对他们执行一致性测试。第 3 代合作伙伴计划（3GPP）无线接入网络（RAN）工作委员会定义了一致性目标。为了理解这些规范，我们先来回顾一下它们的制定过程。5G NR 的初衷是希望建立能够普遍连接，提供可支持极限数据速率、高可靠性和低时延的网络。国际电信联盟（ITU）与国际移动电信（IMT）协作，共同制定了 IMT-2020愿景。IMT-2020 为 5G NR 提供了三个主要用例：
- 增强移动宽带（eMBB）
- 超可靠、低时延通信（URLLC）
- 海量机器类通信（mMTC）
3GPP 研究项目技术报告（TR）38.913 描述了不同部署方案的关键性能指标（KPI），以及车联网（V2X）的要求。这些 KPI 包括针对峰值数据速率、频谱效率、时延、可靠性以及用户设备（UE）电池使用寿命的指标。RAN 工作组基于 IMT-2020 愿景制定了 5G NR 技术规范。5G NR 文档已经发布在3GPP 网站的 38.xxx 系列文档目录中。
一致性测试可以确保用户设备和基站的最低性能。表 2 列出了针对 3GPP 要求的文档。一致性测试主要是验证发射机和接收机的特征及性能。针对设备的其他测试还包括无线资源管理（RMM）和协议测试。基站测试围绕射频（RF）参数而构建。用户设备拥有更多的一致性测试要求，增加了无线访问、信令和解调测试。用户设备必须经过认证组织的验证，比如 GCF（全球认证论坛）和 PTCRB（PCS 型认证审查委员会），以便确保 5G 商业设备符合最新的 3GPP 规范要求。为了确保在特定的网络工作时达到预期要求，用户设备必须有通过移动网络运营商的验收测试。
一致性测试规范起始于 3GPP RAN2 和 RAN4 文档所规定的最低要求。它考虑了测试测量的不确定度（MU）和测试容限（TT）。运营商、设备和基站原始设备制造商（OEM）为每个测试都指定了具体的测试要求。这个最低要求规范比一致性规范更加严格。在 5G NR 一致性测试要求完备之前，设计人员可以使用这个最低要求作为指导来测试其 5G NR 产品。这个最低测试要求可以确保 5G 产品通过最终的一致性测试用例。
2. 利用灵活的高性能仪器应对测试系统的复杂性
5G NR 可以在频率范围 1（FR1：410 MHz 至 7.125 GHz）和频率范围 2（FR2：24.25 至 52.6 GHz）工作。FR1 中较低频率的测试与 4G LTE 测试十分相似。不过，FR2 测试采用了多种新方式对测试解决方案进行极限测试。测试 FR2 范围时，要求测试设备必须能够覆盖更宽的频率和带宽。为了测量杂散辐射，要求频率高达60 GHz，为了支持频段间载波聚合，要求带宽高达 1.6 GHz。
一致性要求指出，所有的 FR2 设备和基站测试都要进行辐射测试，还有一些 FR1 基站测试。这导致需要进行空中（OTA）测试，并带来了额外的测试挑战。主要挑战包括更大的路径损耗和更高的测量不确定度，这些因素让实现测量精度充满挑战。预先一致性和一致性测试需要一个经过校准的 OTA 测试解决方案，该方案需要涵盖表2 中的 3GPP 一致性文档所列出的全部要求。 示例测试包括发射功率、信号质量、互调、杂散辐射和阻塞测试。
针对毫米波（mmWave）设计的测试解决方案需要容纳更高的频率、更宽的信道带宽。此解决方案还必须拥有充足的信噪比（SNR），以便精确地检测和解调 5G 信号。例如，当测试发射机时，信号分析仪的 SNR 对于确保精确的误差矢量幅度（EVM）和相邻信道泄露比（ACLR）测量至关重要。在 OTA 测试装置中，路径损耗是一个问题，矢量信号发生器（VSG）的高输出功率和低 EVM 将为测试 5G 接收机提供充足的信噪比。
如图 1 所示，选择和阻塞测试装置需要多个毫米波信号发生器来提供固定参考信道、调制干扰信号和连续波（CW）信号。高输出功率对于在毫米波频率克服更高的路径损耗也很关键。在确定 5G 测试解决方案时选择测试设备也非常重要、其覆盖范围必须充分满足您从sub-6 GHz 到大量毫米波频段的测试要求。由于许多测试需要使用多个信号源进行接收机测试，并且需要用多个分析仪进行发射机测试，因此，采用模块化的测试平台有助于节省测试空间，简化测试设置。
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