揭秘羅德與施瓦茨5G終端研發測試方案

修志華

在過去的十年，LTE在全球范圍內取得了巨大的成功。5G作為新一代基礎技術，在萬眾矚目中加速商用。2019年，全球已有超過30家運營商發布了5G商用，6月6日，中國工信部向四家運營商正式發放5G商用牌照，這是全球5G發展的標志性事件——中國5G時代正式開啟。

3GPP針對5G NR網絡部署方式定義了兩種類型：NSA和SA。另外，5G NR根據使用的頻段范圍，分為FR1以及FR2。

隨著5G網絡在全球的快速部署，首批5G終端的競爭性布局已提前開始。2019年，超過40家終端廠商宣布正在開發各種類型的5G終端產品或者已經商用，預計2020年的5G手機出貨量將達2億部，2021年將達4.5億部， 2022年將進一步增長至7.5億部。

作為新一代的移動網絡通信技術，為保證5G NR終端的功能以及高性能，對5G NR終端進行充分的測試，將顯得極為重要。R&S公司作為全球領先的測試測量儀表供應商，具有強大的研發和生產實力，可以為5G NR FR1/FR2的NSA/SA終端提供仿真、設計、研發、生產、測試等一系列的測試測量解決方案，可以滿足客戶各個階段的需求。本文主要介紹R&S公司針對5G NR FR1頻段終端產品的研發測試方案。

R&S 5G NR終端信令測試平臺

R&S公司在現有的支持LTE終端信令測試的CMW500/CMWflexx基礎上，增加一臺支持5G NR信令的CMX500，組成支持5G NR終端信令測試的方案，該方案支持5G NR FR1/FR2終端的NSA/SA信令測試。

其中，CMWflexx系統由CMWC主控機、CMW-Z24射頻合路器和若干臺CMW500組成。CMX500是專為5G NR信令而最新設計的測試儀，擁有多核CPU和大量基于FPGA的加速器，性能極高;支持20Gbps以上的端到端速率，滿足5G NR的高速率測試需求;采用模塊化設計并使用可擴展的架構，可滿足多種應用。該系統除了測試5G NR，仍然可以用來測試傳統的2G/3G/4G或藍牙、Wi-Fi等技術和應用，具有極大的靈活性。

R&S 5G NR FR1終端信令測試方案

利用上述CMX500/CMW500 5G NR終端測試平臺，可以實現5G NR終端的信令、射頻、數據應用等多方面的測試。

使用WebGui測試5G NR信令

與CMW500提供2G/3G/4G終端的信令測試類似，CMX500/CMW500提供針對5G NR 終端的信令測試方案。不同的是，CMX500/CMW500將采用新式的基于Web的用戶界面。WebGui界面清新而整潔，并且功能強大，容易操作，可以通過簡單的設置，即可測試與終端的信令連接。用戶可以放大/縮小操作的窗口、任意拖拽不同的窗口、按照用戶的需求組織自己的視圖。

使用xLAPI進行5G NR終端協議研發測試

CMW500提供MLAPI/LLAPI用于測試2/3/4G終端協議棧功能，類似地，CMX500/CMW500提供xLAPI用戶編程接口，用戶可以基于該API編寫需要的測試腳本，用于測試儀表與5G NR終端的交互。可用于驗證5G NR終端的信令功能，如連接建立和釋放，連接重配置，狀態處理和移動性等，和傳統的2G/3G/4G如何交互是對5G NR終端信令測試的另外一個需求。基于xLAPI腳本，可以測試信令上的各種正常和異常流程，也可用于測試應用層的一些服務，如iperf灌包速率、ftp上傳/下載速率測試、HTTP訪問等等。

使用Sequencer編輯測試場景及測試序列

CMX500/CMW500在WebGui中提供Sequencer軟件并提供模塊化的事件，用戶可以使用圖形化的界面，對事件進行組裝、修改參數即可輕松地創建所需的測試場景。使用Sequencer編寫測試場景，完全基于圖形化的操作界面，不需要任何的編程經驗，簡單易用。使用Sequencer編輯測試用例，可用于信令測試、數據應用測試、射頻測試等。

另外，Sequencer也用于編輯測試序列，結合自動化測試工具，可以實現一鍵點擊自動化測試功能，極大地方便用戶測試。

R&S 5G NR FR1終端射頻測試方案

作為5G NR終端信令綜測儀，能夠測試5G NR終端在信令連接條件下的發射機/接收機的射頻指標是CMX500/CMW500的首要功能。與CMW500測試2G/3G/4G類似，CMX500/CMW500依然采用獨創性的Multi-evaluation概念，即可以通過一次采樣，同時對所有的LTE或5G NR的發射機項目（如Power，SEM，EVM，ACLR等）進行測試，大大地提高測試速度。

CMX500/CMW500也可以測試5G NR終端的接收機性能，如參考靈敏度、最大輸入電平等射頻指標的測試。

R&S公司提供射頻自動化測試軟件Contest Lite，用戶只需選擇頻段、信道及帶寬等配置，即可對終端射頻是否符合規范做預認證測試。該工具提供全面的測試報告，可用于早期驗證階段，在執行更復雜的系統測試或驗證之前，提供有用的信息。

R&S 5G NR FR1終端數據應用測試方案

CMX500/CMW500在完成5G NR終端射頻、協議全方位測試的基礎上，通過系統內置的數據應用單元及相關軟件，更可以對5G NR終端進行各種數據應用測試，如ping包測試、Iperf上下行吞吐率測試（NR單小區TCP或UDP可以測試到2Gbps以上）、FTP上傳下載測試、HTTP服務、IMS服務等。另外，由于提供了圖形化的用戶界面，通過簡單的操作就可以進行設置并得到直觀的顯示結果，從而讓用戶在實驗室就可以方便地驗證終端的數據性能。

無線信號在傳播過程中，會經歷各種復雜的信道環境以及噪聲的干擾。能夠模擬這些信道和噪聲場景下，對5G NR 終端的功能及性能進行測試，對5G NR終端用戶的實際體驗將很有幫助。CMX500/CMW500內置了衰落模擬單元，可以模擬3GPP定義的衰落信道模型及噪聲，從而測試5G NR終端在這些信道條件下的性能，如在各種衰落場景時的解調性能、各種信噪比條件下終端的誤碼率及物理層速率、各種信道條件下的端到端速率等。

本文簡要介紹了R&S公司提供的針對5G NR FR1終端研發的多種解決方案。另外，只需要在CMX500中擴展中頻模塊并增加OTA測試的暗箱，CMX500/CMW500測試平臺即可完美支持5G NR FR2終端的測試需求。該平臺也將被廣泛用于5G NR 終端的協議/射頻/RRM一致性測試、LBS、數據性能和網絡運營商的補充測試。