羅德與施瓦茨助力5G終端商用化進程

羅德與施瓦茨公司

4G改變生活，5G改變社會，這句話深刻地揭示了4G對我們生活的影響和未來5G可能對整個社會產生的影響。雖然目前3GPP R15的5G標準化主要是針對移動寬帶的場景開展，但是未來5G憑借本身性能的優勢，覆蓋增強型移動寬帶、低時延、高可靠性和大規模物聯網等典型應用場景，例如車聯網，遠程醫療，虛擬現實，高清視頻等應用將會承載在5G網絡之上，從而深刻改變各個垂直行業的應用。

從頻段的角度，5G從傳統的6GHz以內的頻段應用擴展到了毫米波頻段，頻率范圍覆蓋24.25GHz～52.6GHz。考慮到mmWave的傳輸特點，傳輸損耗比較大，覆蓋范圍有限。傳輸過程中直射傳播占主要成分，容易被外界物體所阻礙，比如身體、墻面等，所以需要使用Beamforming來提高增益，mmWave更加關注使用有源天線陣列基于Beamforming技術去改善覆蓋的需求。另外，為了改善手握天線造成毫米波信號的衰減，5G毫米波終端一般在終端上會布局多個不同的天線模組以減少手握對于信號的影響。并且由于毫米波天線一般采用AIP的形式進行封裝，所以從測試的角度來講，傳統的傳導測試不再適用于毫米波的研發和生產測試。而一般采用耦合的方式在遠場（直接遠場，間接遠場）或者近場（近遠場轉換）的方法下進行測試。因此給毫米波的測試帶來了更多的挑戰。

從網絡架構的角度來講，5G支持獨立組網（SA）和非獨立組網（NSA）兩種方式，其中非獨立組網可以利用現有的LTE的網絡部署，快速地部署5G網絡。獨立組網使用5G NGC可以體現5G的優勢，支持網絡切片，邊緣計算等網絡業務能力。覆蓋了增強型移動寬帶、低時延高可靠性和大規模物聯網等5G典型場景。

從終端商用化的角度來講，一部終端從開始研發到最終面向市場，主要有三大步驟，包括終端的商用化的認證、研發階段的設備調測、生產階段的校準測試以及品質檢測。終端的商用化認證包括了入網認證、法規測試、終端互操作性測試以及運營商進行的入庫測試等幾個方面。而研發階段則包括了軟件和硬件兩大類的測試，其中包括SAR測試、功耗測試、天線測試、功能性能測試、音頻測試、高低溫測試、射頻測試、去敏測試、協議測試、EMC測試、吞吐量測試等各個方面。生產測試一般采用非信令的方式對射頻器件進行校準以及射頻指標驗證，并且采用信令方式對于整機進行抽測。

羅德與施瓦茨提供一系列產品來支持5G的復雜測試需求，如圖1所示，CMW100主要用于5GNR Sub6G的射頻測試，同時兼容2G、3G、4G、C-V2X、802.11ax、藍牙5.0等最新技術的發射機、接收機射頻測試。CMW100本身能耗極低，無噪聲，占地空間小，8通道更加適合現在復雜的終端天線設計，并可以用于多終端并行測試。羅德與施瓦茨設計了全新的CMP200綜測儀來支持5GNR的毫米波非信令射頻測試和Beamforming測試，CMP200輸入輸出中頻信號，并且連接羅德與施瓦茨領先的多頻段變頻器可以測試多個毫米波頻段，如n257、n258、n260、n261。

對于信令測試方案，羅德與施瓦茨設計了全新的5G綜測儀CMX500，結合現有的CMW500可以支持5GNR的sub6G測試和毫米波測試，針對sub6G的測試，可以直接通過CMW500的射頻進行信號的輸入輸出，毫米波測試方案也是使用CMX500內置的中頻模塊連接上下變頻器進行OTA測試。該方案可以支持非獨立組網測試和獨立組網測試。用戶可以靈活地選擇CMW500的數量和配置以提升MIMO和載波聚合的能力。

CMX500采取了強大的性能設計保證CPU的計算能力以及最新的FPGA性能，相對于上一代CMW500處理能力提升10倍以上，并且可以支持到20Gbps的吞吐量能力以應對未來5G更高的吞吐量要求。

除了全新設計的硬件平臺之外，CMX還重新設計了軟件架構，將吞吐量測試、協議測試、射頻測試等功能進行統一，并且對于軟件選件也進行了統一。這樣客戶可以使用統一的軟件界面來進行上述測試，從操作和成本角度都更加從客戶的角度進行考慮。

5GNR sub6G測試從測試方法上來講同傳統的LTE并沒有太大區別，但是5G技術本身的復雜性給整個儀表架構帶來了巨大的挑戰，如上文所述，NSA的測試采用了雙連接的方式，NSA的架構又有多種，目前Option3、Option4、Option7三種在3GPP的標準化進度較快，目前NSA商用化主要采用Option3的方式，而Option3又根據數據承載的不同流向產生三種變型，其中SCG Split Bearer的方式是目前商用化優先級最高的方式。在這種方式下，數據可以從5GNR的PDCP層進行數據分離，可以靈活地進行數據調度。而羅德與施瓦茨提供的5G測試方案，有成熟的LTE的經驗可以借鑒，從而在NSA的架構當中能夠實現豐富的特性。

毫米波測試同sub6G測試的一個最大的區別在于所有的毫米波測試，包括射頻、協議以及無線資源管理都要在OTA的方式下進行，這個測試方法在認證階段，研發階段和生產階段都是必需的。羅德與施瓦茨提供認證、研發、生產的全套毫米波終端測試解決方案。包括直接遠場和緊縮場的測試方案。從暗室的角度來講，差異化的產品提供差異化的價格，適用于客戶的各種需要。如圖2所示，羅德與施瓦茨提供了從毫米波研發測試，認證測試到生產測試的各種暗室。其中對于整機的測試，ATS1800C主要用于一致性的測試，ATS800主要用于研發級別的測試，CMQ200可以用于一般的研發測試和生產測試。同支持毫米波的信令和非信令的儀表進行搭配，羅德與施瓦茨可以提供毫米波的全系列解決方案，從儀表、暗室到附件的測量方案，覆蓋認證、研發和生產測試。

從上述介紹可以看到，羅德與施瓦茨可以提供從終端認證，研發到生產的各種解決方案，覆蓋sub6G和毫米波的頻段，并且針對這兩種頻段提供系統的解決方案。整個方案面向未來的5G并且可以很好地兼容傳統的蜂窩測試以及最新的非蜂窩測試技術。全新的軟件架構可以最大化的節約客戶在射頻、應用、協議測試方面的投資，統一的軟件界面也更便于客戶進行多方面的調試，從而可以滿足客戶全面的測試需求。