揭秘羅德與施瓦茨5G終端研發(fā)測試方案

修志華

在過去的十年，LTE在全球范圍內(nèi)取得了巨大的成功。5G作為新一代基礎(chǔ)技術(shù)，在萬眾矚目中加速商用。2019年，全球已有超過30家運(yùn)營商發(fā)布了5G商用，6月6日，中國工信部向四家運(yùn)營商正式發(fā)放5G商用牌照，這是全球5G發(fā)展的標(biāo)志性事件——中國5G時(shí)代正式開啟。

3GPP針對5G NR網(wǎng)絡(luò)部署方式定義了兩種類型：NSA和SA。另外，5G NR根據(jù)使用的頻段范圍，分為FR1以及FR2。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)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(fā)各種類型的5G終端產(chǎn)品或者已經(jīng)商用，預(yù)計(jì)2020年的5G手機(jī)出貨量將達(dá)2億部，2021年將達(dá)4.5億部， 2022年將進(jìn)一步增長至7.5億部。

作為新一代的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，為保證5G NR終端的功能以及高性能，對5G NR終端進(jìn)行充分的測試，將顯得極為重要。R&S公司作為全球領(lǐng)先的測試測量儀表供應(yīng)商，具有強(qiáng)大的研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)力，可以為5G NR FR1/FR2的NSA/SA終端提供仿真、設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、測試等一系列的測試測量解決方案，可以滿足客戶各個(gè)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(chǎn)品的研發(fā)測試方案。

R&S 5G NR終端信令測試平臺

R&S公司在現(xiàn)有的支持LTE終端信令測試的CMW500/CMWflexx基礎(chǔ)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(tǒng)由CMWC主控機(jī)、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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)并使用可擴(kuò)展的架構(gòu)，可滿足多種應(yīng)用。該系統(tǒng)除了測試5G NR，仍然可以用來測試傳統(tǒng)的2G/3G/4G或藍(lán)牙、Wi-Fi等技術(shù)和應(yīng)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(shí)現(xiàn)5G NR終端的信令、射頻、數(shù)據(jù)應(yīng)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(qiáng)大，容易操作，可以通過簡單的設(shè)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(jìn)行5G NR終端協(xié)議研發(fā)測試

CMW500提供MLAPI/LLAPI用于測試2/3/4G終端協(xié)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(yàn)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(tài)處理和移動(dòng)性等，和傳統(tǒng)的2G/3G/4G如何交互是對5G NR終端信令測試的另外一個(gè)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(yīng)用層的一些服務(wù)，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(jìn)行組裝、修改參數(shù)即可輕松地創(chuàng)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(jīng)驗(yàn)，簡單易用。使用Sequencer編輯測試用例，可用于信令測試、數(shù)據(jù)應(yīng)用測試、射頻測試等。

另外，Sequencer也用于編輯測試序列，結(jié)合自動(dòng)化測試工具，可以實(shí)現(xiàn)一鍵點(diǎn)擊自動(dòng)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(fā)射機(jī)/接收機(jī)的射頻指標(biāo)是CMX500/CMW500的首要功能。與CMW500測試2G/3G/4G類似，CMX500/CMW500依然采用獨(dú)創(chuàng)性的Multi-evaluation概念，即可以通過一次采樣，同時(shí)對所有的LTE或5G NR的發(fā)射機(jī)項(xiàng)目（如Power，SEM，EVM，ACLR等）進(jìn)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(jī)性能，如參考靈敏度、最大輸入電平等射頻指標(biāo)的測試。

R&S公司提供射頻自動(dòng)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(guī)范做預(yù)認(rèn)證測試。該工具提供全面的測試報(bào)告，可用于早期驗(yàn)證階段，在執(zhí)行更復(fù)雜的系統(tǒng)測試或驗(yàn)證之前，提供有用的信息。

R&S 5G NR FR1終端數(shù)據(jù)應(yīng)用測試方案

CMX500/CMW500在完成5G NR終端射頻、協(xié)議全方位測試的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)據(jù)應(yīng)用單元及相關(guān)軟件，更可以對5G NR終端進(jìn)行各種數(shù)據(jù)應(yīng)用測試，如ping包測試、Iperf上下行吞吐率測試（NR單小區(qū)TCP或UDP可以測試到2Gbps以上）、FTP上傳下載測試、HTTP服務(wù)、IMS服務(wù)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(jìn)行設(shè)置并得到直觀的顯示結(jié)果，從而讓用戶在實(shí)驗(yàn)室就可以方便地驗(yàn)證終端的數(shù)據(jù)性能。

無線信號在傳播過程中，會(huì)經(jīng)歷各種復(fù)雜的信道環(huán)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(jìn)行測試，對5G NR終端用戶的實(shí)際體驗(yàn)將很有幫助。CMX500/CMW500內(nèi)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(shí)的解調(diào)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(fā)的多種解決方案。另外，只需要在CMX500中擴(kuò)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(xié)議/射頻/RRM一致性測試、LBS、數(shù)據(jù)性能和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的補(bǔ)充測試。