5G NR一致性和驗收測試方案解讀

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向消費者交付5G的承諾。將5G基站和設備推向市場需要進行一致性測試，以確保符合標準和設備之間的互操作性。

5G增加了新的工作頻段和更復雜的網絡架構，從而增加了測試過程的復雜性；一致性測試的標準尚未完成。這是5G一致性和設備驗收測試要求的概述，包括網絡設備和設備測試工程師經過此過程的關鍵注意事項。

5G NR一致性測試

第三代項目合作伙伴（3GPP）是商業移動通信的事實上的標準組織。無線電接入網絡（RAN）技術規范組定義了設備和基站的一致性測試。該小組由幾個編號為5G規范的工作組組成。

他們產生的文件可在線獲得。RAN4和RAN5工作組專注于一致性測試。TS 38系列中的TS 38.101 – TS 38.173（+38.307）涵蓋了無線電性能和協議方面。TS 38.508 – TS 38.533提供了移動終端一致性測試的要求。

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）之類的系統中，就會進行一致性測試。移動網絡運營商可能還需要進行補充測試，稱為運營商驗收測試，以確保設備按照移動運營商的特定網絡需求運行。由于不同國家/地區的頻譜可用性不同，因此這就形成了一個復雜的一致性測試環境。

對于任何蜂窩技術，一致性測試都是一個挑戰。但是，與前幾代產品相比，5G將設備工作流程這一部分的復雜性提高了幾個步驟。增加的復雜性來自于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，帶來了包括鏈路預算約束在內的重大挑戰。它還引入了毫米波（mmWave）頻譜中的新頻段。mmWave頻段代表了商業蜂窩技術的未知領域。新頻段為基站和設備帶來了新的規范和一致性測試，并增加了載波聚合的復雜性一致性測試的發展也在繼續。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致性測試。

5G基站的

一致性測試分為以下幾章：第6章處理發射機特性，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發射機

表1顯示了第6章涵蓋的發射功率，包括總輻射功率（TRP）和有效各向同性輻射功率（EIRP），信號質量，無用發射和互調。下面提供了發射機一致性測試的配置示例。圖1提供了一個針對基站發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個天線端口之間的時間對準。

表1基站的傳導和輻射一致性測試

圖1進行的gNB發送器時間對準誤差測試配置。

圖2顯示了具有干擾信號的配置，以確?；フ{失真低于規范要求?，F實世界中許多潛在的干擾信號都可能導致基站的發射機行為異常。該測試驗證了基站設計一旦部署在網絡中，將能夠容忍此類干擾。

圖2進行的gNB發送器互調配置。

測試gNB接收器

對于接收機特性（第7章），測試涵蓋動態范圍，相鄰信道泄漏比（ACLR）和靈敏度以及其他參數。圖3顯示了用于互調測試的配置。此測試設置可驗證基站接收器是否可以將所需信號與不想要的信號區分開，并拒絕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章介紹了性能測試。這些測試通過關注物理通信信道來評估基站作為網絡元素的性能。它們有助于確定系統對物理信道（物理上行鏈路共享信道，控制信道和隨機接入信道）的管理程度，以確?；景搭A期管理物理層的性質。

不同的基站，不同的測試方法

除了不同類型的一致性測試之外，區分基站架構對于gNB一致性測試也勢在必行。這會影響執行一致性測試的方式。

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）限制了對天線端口的訪問。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。表2提供了3GPP指定的四種基站配置的測試方法。

表2 3GPP基站配置和相關測試方法

5G設備的

一致性測試與基站相比，設備的一致性測試更為廣泛。首先，除了3GPP之外，還有更多的認證機構參與其中，包括全球認證論壇（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致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，它在北美負責此過程。這些組織采用3GPP規范，并將其精簡為基本且實用的測試套件。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。

設備一致性過程涉及由這些實體認證的測試機構，它們按照標準和經過驗證的測試用例執行測試。這些機構必須針對相關地理區域對所有測試設備和測試用例進行驗證，以便對5G設備進行一致性測試。一致性測試既昂貴又費時。如果設備未通過測試，則很可能會錯過市場窗口。除了一致性測試外，許多MNO還需要進行補充測試，以確保設備不會破壞其網絡并提供良好的用戶體驗。這些測試稱為運營商驗收測試，并因網絡運營商而異。今年，包括AT＆T和NTT DoCoMo在內的多家運營商已經發布了他們的5G接受計劃。

RF設備一致性測試設備的一致性測試

涵蓋了RF，協議以及兩者之間的交互性測試-無線電資源管理（RRM）。射頻測試涵蓋了設備射頻子系統的基本物理原理。這些測試（表3）包括發射機特性，例如發射功率，信號質量和頻譜發射，以確保設備產生足夠的功率，成為一個良好的鄰居并提供良好的傳輸鏈路。接收器測試可確保設備抑制不想要的信號并評估整個系統的靈敏度。設備一致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為，但不評估虛擬或邏輯通道。

表3無線電傳輸和接收的設備一致性測試。

協議設備一致性測試

協議一致性測試在第2層和第3層檢查系統操作。這些測試除了其他方面（表4）還驗證消息傳遞和計時。

表4設備一致性協議測試

RRM設備一致性測試

RRM測試（表5）與諸如切換之類的活動有關。這些測試對于5G在波束管理中將波束從一個天線切換到另一個天線而言尤其重要。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顯著提高了RRM的復雜性。RRM測試可確保告知無線電操作方法，并在管理無線電資源時完成任務。

表5設備一致性RRM測試

一致性測試環境的OTA考慮因素

5G代表了帶有空中（OTA）測試的商業移動通信的范式轉變。該聲明對于一致性測試尤其如此。幾乎所有針對前幾代設備的一致性測試都是使用電流連接進行的?，F在，必須在OTA測試設置中管理所有mmWave一致性測試。在通信系統中放置測試點過去很容易。由于高度集成，情況已不再如此。對于許多gNB和5G設備，不可能進行電纜測試。必須使用天線在消聲室內擴展校準平面。

在基站前端，只能使用OTA方法在輻射接口邊界（RIB）上測試1-O和2-O型基站。它們的集成限制了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，因為它更加復雜。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。

對于設備，還有其他注意事項。一個關鍵方面是測試類型，因為它會影響OTA方法的選擇。根據一致性測試的類型，需要使用不同類型的腔室。例如：

RF測試需要間接遠場（IFF）方法（圖4）。

針對多個到達角（AoA）的RRM測試需要具有多個探頭天線的直接遠場（DFF）方法（圖5）。

使用單個AoA進行協議測試也需要DFF方法（圖6）。

DFF OTA測試方法提供了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，從而提供了較短的路徑長度。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用于射頻設備一致性測試的IFF OTA測試設置。

圖5用于RRM多AoA設備一致性測試的DFF OTA測試設置。

圖6用于協議單AoA設備一致性測試的DFF OTA測試設置。

使5G成為主流

自2012年開始研究以來，5G技術已經走了很長一段路。該技術已進入其生命周期的關鍵階段。特定地區的消費者正在體驗5G。2020年將啟動40多個網絡。版本15將于2019年中期完成。盡管許多一致性測試正在最終確定中，并且該標準的未來版本中將出現新的一致性測試，但3GPP已在5G方面完成了重要的工作-足以推動這一步。

5G主流迫在眉睫。業界的重點已轉移到一致性和驗收測試上。這些測試對于擴展5G是必不可少的，也是必不可少的。他們還提出了重大的技術和業務挑戰。

Jessy Cavazos是是德科技行業解決方案營銷團隊的成員。

編輯：hfy