R&SCMW500在OTA測試中的優勢

李詠東 羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

羅德與施瓦茨技術專欄

R&SCMW500在OTA測試中的優勢

李詠東 羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

編者按：隨著LTE、Wi-Fi技術的發展，MIMO、OFDM寬帶技術得到大量應用。OTA測試不再僅局限于測試終端天線輻射球面的發射功率和接收靈敏度，測試吞吐率、MIMO、載波聚合將逐步成為移動終端天線OTA測試的必選項目。誰最先實現了這些功能，誰就最先站到了OTA測試的最高點。羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司李詠東所撰《R&SCMW500在OTA測試中的優勢》一文對R&SCMW500綜合測試儀進行了詳細介紹。羅德與施瓦茨公司提供的R&SCMW500綜合測試儀是業界唯一的單臺儀表，可提供GSM、cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA、HSPA、EV-DO、LTE-TDD、LTE-FDD、LTE-Advance、Wi-Fi802.11ag AC、藍牙、CMMB等完整制式，是實現測試發射功率、接收靈敏度、吞吐率、MIMO、載波聚合等功能的完美測試平臺。

1 引言

通常移動通信終端中的OTA（OverTheAir）測試，實際上是指使用綜合測試儀的Active有源測試，有別于使用矢量網絡分析儀的Passive無源測試。

使用有源測試的測試速度雖然比無源相對要慢，但是因為移動終端是一個復雜的材料體，往往無源測試對發射性能的模擬是可信的，對于接收性能，只能大概參考一下，某些特例里甚至完全不能吻合。在當今現代通信大量采用寬帶OFDM、MIMO技術的情況下，采用有源測試，能更直觀和準確地反映移動終端天線的性能。

傳統的測試參數如下：

（1）發射功率（TRP）：通過對整個輻射球面的發射功率進行面積分并取平均得到。它反映移動終端整機的發射功率情況，跟移動終端在傳導情況下的發射功率和天線輻射性能有關。

（2）接收靈敏度TIS（TotalIsotropicSensitivity）：在整個輻射球面移動終端接收靈敏度指標的情況。反映了移動終端整機的接收靈敏度情況，跟移動終端的傳導靈敏度和天線的輻射性能有關。

通過測試后，最終可得到有源參數生成報告，讓研發者一目了然地知道所做天線性能的好壞。

但是，當今移動通信技術日新月異，全新的測試理念也一樣沖擊著傳統的OTA測試領域。

縱觀GSM-TD-SCDMA-HSPA-LTE、cdma2000 EV-DO-LTE、802.11ag AC的發展歷程，無一不是以“提高傳輸速率”為奮斗目標。天線性能將直接影響到數據的傳輸速率，通過以下測試參數可以更直觀地查看到移動終端在整個輻射球面的表現情況：

（1）吞吐率（Throughput）：測試移動終端在耦合情況下達到的傳輸速率。例如，Cat4的移動終端在SISO情況下RLC的理論吞吐率可達75Mbit/s，通過OTA測試可以驗證移動終端是否在整個輻射球面均可達到75Mbit/s傳輸速率。

（2）多天線（MIMO）：測試移動終端在多天線（包含天線分集）情況下達到的傳輸速率。例如，Cat4的移動終端在2×2情況下RLC的理論速率可達150Mbit/s，OTA測試可驗證在耦合情況下各方向的數據傳輸情況。

（3）載波聚合（CA）：在LTE-Advance的R10中，對移動終端提出了載波聚合的要求。例如，Cat6就要求2DownLinkCA，速率達到300Mbit/s。

2 R&SCMW500在OTA測試中的優勢

以下是羅德與施瓦茨公司的CMW500測試方案是如何測試上述參數的，由此可以看到它獨特的優勢：

（1）發射功率（TRP）：OTA程序控制R&S CMW500與移動終端完成連接后，控制被測移動終端按指定功率發射，并按三維坐標旋轉被測終端，通過OTA暗室中的接收天線，R&SCMW500不斷接收并測量到被測終端的發射功率，R&S CMW500把測試值反饋到測試軟件，按照坐標得到被測終端在整個測試球面的發射功率。

R&S CMW500提供了3～6個RF接頭，OTA測試的發射天線與接收天線可以分開，對于發射路徑和接收路徑完全不同的OTA測試來說，可以方便地設置輸出、輸入接頭及無線損耗補償，而無需使用影響測試精度和動態范圍的合路器。

（2）接收靈敏度TIS（Total Isotropic Sensitivity）：OTA程序控制R&SCMW500與被測終端完成連接后，下調下行發射功率到規范指定值，旋轉被測終端，測試在三維坐標下的BER，驗證是否符合要求。由于移動終端天線的增益都是0～2dBi左右，因此綜測儀的發射精度越高，就越能精確地測量到移動終端在不同三維空間的增益變化情況。R&SCMW500的信號源可達0.6dB的發射精度，是業界精度最高的綜合測試儀。

通常地，OTA測試不但應用于蜂窩通信，也應用于像Wi-Fi、CMMB等非蜂窩通信測試。一臺綜測儀如果涵蓋了蜂窩通信的GSM、cdma2000、TD-SCDMA、WCDMA、HSPA、EV-DO、LTE-TDD及LTE-FDD及非蜂窩的Wi-Fi802.11ag AC、CMMB、藍牙等，那將是OTA的一站式測試方案，為OTA測試的理想操作模式，而R&SCMW500可以實現這一點。

（3）吞吐率（Throughput）：無論蜂窩或非蜂窩通信的移動終端，都可與R&SCMW500按照指定速率建立通信，隨后與R&S CMW500內置數據應用服務單元（DAU）建立IP連接，不依賴于外置服務器完成Ping、HTTP、FTP、UDP、TCPIP數據應用，在不同的頻段、頻率、速率、天線方向上的吞吐率表現，可以有效地評估移動終端天線的性能，具體參見圖1。

圖1 R&SCMW500具有獨特的內置吞吐率測試功能

（4）多天線（MIMO）：移動通信發展到今天，數字調制技術已做到爐火純青，當前有效地提高數據速率的方法就是使用多天線技術（MIMO）。天線的好壞，直接影響MIMO的實現效果。因此，在OTA測試中，對MIMO的測試必不可少。

LTE 3GPP36.213對多天線的數據發送格式、數據流調度、多天線間的相互關系做了詳細定義，分別為Transmission Mode1～9，在嚴謹的OTA測試中應分別予以測試。

目前，R&SCMW500已經支持：

●LTER8

——Transmission Mode 1 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 2 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 3 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 4 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

——Transmission Mode 6 for 2× 2MIMO and 4×2MIMO。

如圖2所示，支持單層閉環空間多路復用。——TransmissionMode7for2×2MIMO。如圖3所示，支持單層波束成形。

——TransmissionMode8for2×2MIMO。

如圖4所示，支持雙層波束成形。

——Transmission Mode 9 for 2×2MIMO，4×2MIMOand8×2MIMO。

支持8層空間多路復用。

●LTER10

圖3 TM7實現示意圖

圖4 TM8實現示意圖

——2載波聚合MIMO 2×2、MIMO 4×2、MIMO 8×2。

——2載波聚合2上行載波SISO。

——支持1載波MIMO、2載波SISO的Cat6。

——支持3載波聚合的接收機靈敏度測試。

LTE采用MIMO技術最重要的一個原因就是它可有效地抵抗復雜的無線環境衰落。因此，為檢測移動終端天線在實際無線環境中的表現，需要在實驗室創造一個環境來模擬再現。R&S CMW500內置基于3GPP36.521-1定義的EPA5和EVA5衰落模型，可以方便地驗證多天線性能。

圖2 TM6實現示意圖

（5）載波聚合（CA）

LTE已經發展到了R10，為提高傳輸速率及有效地利用可用頻率資源，采用了載波聚合技術：每個載波可工作在不同頻段、不同頻率，甚至不同制式（例如一個載波TDD、一個載波FDD），對于承載不同信號的移動終端天線提出了很高要求。最終效果如何？還需要移動終端與綜測儀建立實際信令連接，測試相關指標才能知道。

R&SCMW500單臺信令綜測儀可以支持2～3個下行載波的載波聚合MIMO發射機、接收機測試。這是業界獨此僅有的單臺儀表解決方案。方便的遠程控制、簡單的設備搭建，非常利于OTA自動程序運行測試，具體參見圖5。

圖5 支持LTER10中UL載波分別為TDD、FDD的測量

3 結束語

隨著LTE、Wi-Fi技術的發展，MIMO、OFDM寬帶技術得到大量應用。OTA測試不再僅僅局限于測試終端天線輻射球面的發射功率和接收靈敏度。測試吞吐率、MIMO、載波聚合將逐步成為移動終端天線OTA測試的必選項目。誰最先實現了這些功能，誰就最先站到了OTA測試的最高點。羅德與施瓦茨公司提供的R&SCMW500綜合測試儀是業界唯一的單臺儀表，可提供GSM、cdma2000、WCDMA、TD-SCDMA、HSPA、EV-DO、LTE-TDD、LTE-FDD、LTE-Advance、Wi-Fi 802.11ag AC、藍牙、CMMB等完整制式，是實現測試發射功率、接收靈敏度、吞吐率、MIMO、載波聚合等功能的完美測試平臺。讓羅德與施瓦茨公司的“倚天寶劍”與您的OTA“屠龍寶刀”雙輝合璧，獨步OTA測試之天下。

1 羅德與施瓦茨公司.CMW_DataApplicationUnit_UserManual

2 ToralfWiesner.R&SCMW500_feature_update

3 3GPPTS36.213V11.0.0(2012-09)

4 羅德與施瓦茨公司.R&SCMW500_dat-sw_en