5G移動(dòng)通信測試技術(shù)進(jìn)展與挑戰(zhàn)

楊曉偉

（京信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)股份有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著我國通信產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，積極落實(shí)5G全產(chǎn)業(yè)鏈成為主要任務(wù)。在產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)筑過程中，并行完整的測試方案，從而提高通信質(zhì)量和應(yīng)用效率。

1 5G移動(dòng)通信測試技術(shù)進(jìn)展

1.1 新型多載波處理

（1）技術(shù)內(nèi)容：在5G通信產(chǎn)業(yè)體系中，新型多載波技術(shù)能有效降低子帶或子載波的帶外泄問題，并且能結(jié)合技術(shù)應(yīng)用規(guī)范建立更加完整的保護(hù)模式。其中，F(xiàn)-OFDM能將信號(hào)劃分為不同的子帶結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合業(yè)務(wù)應(yīng)用規(guī)范和參數(shù)設(shè)置要求落實(shí)對(duì)應(yīng)工作，提升子帶濾波處理的基本水平[1]。與此同時(shí)，配合UFMC技術(shù)單元對(duì)其進(jìn)行更加深層次的過濾，確保5G信號(hào)傳輸?shù)撵`活性和安全性。

（2）測試指標(biāo)：對(duì)新型多載波技術(shù)性能和具備時(shí)偏、頻偏狀態(tài)的異步運(yùn)行環(huán)境中CP-OFDM技術(shù)進(jìn)行對(duì)比[2]。

（3）測試內(nèi)容：首先對(duì)比射頻和基帶頻譜性能結(jié)果，其次對(duì)上行同步、異步性能予以測試，最后完成下行同步、異步性能測試。

1.2 新型多址接入處理

（1）技術(shù)內(nèi)容：相較于傳統(tǒng)的正交多址技術(shù)，新型多址接入處理過程更加關(guān)注資源的共享，借助疊加傳遞處理的方式確保資源體系內(nèi)用戶復(fù)用率較為合理[3]。

（2）測試指標(biāo)：上行用戶連接能力和上行免調(diào)度能力指標(biāo)、下行吞吐量應(yīng)用性能指標(biāo)。

（3）測試內(nèi)容：首先，要對(duì)上行、下行容量進(jìn)行測試；其次，對(duì)MIMO覆蓋率進(jìn)行測試；最后，對(duì)大連接能力予以測試。

1.3 大規(guī)模天線

（1）技術(shù)內(nèi)容：5G技術(shù)中應(yīng)用大規(guī)模天線，綜合考量信號(hào)傳遞的可行性，配合基站側(cè)配置多根天線的處理模式，建構(gòu)橫向、縱向均可動(dòng)態(tài)調(diào)控的應(yīng)用方案，盡量提升天線增益效果。

（2）測試指標(biāo)：峰值的吞吐量[4]。

（3）測試內(nèi)容：對(duì)用戶密集分布區(qū)域的MIMO性能和覆蓋效果予以測試，并且要從垂直方向、水平方向進(jìn)行MIMO性能測試。

1.4 新型編碼

（1）技術(shù)內(nèi)容：在5G通信體系中，信道編碼結(jié)構(gòu)要借助發(fā)送端建立相關(guān)通信信道，并且在發(fā)送端要完善元數(shù)據(jù)冗余信息的處理。與此同時(shí)，新型編碼處理方式可以有效對(duì)傳輸中的差錯(cuò)方式和內(nèi)容予以糾察，大大提升傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，具體流程見圖1。

圖1 新型編碼信道解碼過程示意圖

（2）測試指標(biāo)：靜止?fàn)顟B(tài)和移動(dòng)場景狀態(tài)下短碼、長碼性能增益指標(biāo)。

（3）測試內(nèi)容：一方面，對(duì)用戶靜止、移動(dòng)極化碼長碼性能予以測試；另一方面，對(duì)用戶靜止、移動(dòng)極化碼短碼性能予以測試[5]。

選取京信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)股份有限公司的5G通信系統(tǒng)設(shè)備作為測試對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了新型多載波、新型多址接入、大規(guī)模天線以及新型編碼的技術(shù)測試，具體結(jié)果如下。新型多載波的干擾功率比信號(hào)功率高出10 dB，通信設(shè)備性能基本無損失。新型多址接入測試中下行吞吐量增益超過86%，上行用戶連接能力提升3倍。大規(guī)模天線測試中，測試峰值吞吐量超過4 Gb/s。在新型編碼測試中發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)的Turbo編碼模式，新型Polar編碼在靜止場景中短碼增益0.35～0.48 dB、長碼增益0.35～0.6 dB，移動(dòng)場景中短碼增益0.34 dB、長碼增益0.37 dB。

綜上所述，5G移動(dòng)通信測試技術(shù)初步驗(yàn)證成功[6]。

1.5 接入網(wǎng)技術(shù)

在5G移動(dòng)通信體系中，NSA/SA是基本的網(wǎng)絡(luò)部署構(gòu)架模式，如圖2所示。

圖2 NSA/SA網(wǎng)絡(luò)部署構(gòu)架模式

若是對(duì)核心網(wǎng)進(jìn)行集中測試，就要匹配運(yùn)營商、設(shè)備供應(yīng)商以及芯片廠商，從而保證相關(guān)測試工作的全面性，確保NSA/SA核心網(wǎng)應(yīng)用功能的最優(yōu)化。本文以2019年中國電信測試工作為例，測試的內(nèi)容包括基本的業(yè)務(wù)流程效率、網(wǎng)絡(luò)切片內(nèi)容、4G/5G交流互操作等內(nèi)容，結(jié)合測試結(jié)果實(shí)現(xiàn)5G SA核心網(wǎng)容器化部署目標(biāo)[7]。此外，對(duì)物理層基本功能、多天線、雙連接等予以分析，并配合傳導(dǎo)、OTA測量基帶的輸出功率參數(shù)，以保證能建立較為完整且運(yùn)行穩(wěn)定的5G通信信道。

2 5G移動(dòng)通信測試技術(shù)在基站天線測試中的應(yīng)用

目前較為常見的測試方法主要分為遠(yuǎn)場測試、近場測試以及緊縮場測試等，要結(jié)合對(duì)比指標(biāo)和路徑損耗等落實(shí)相應(yīng)的分析對(duì)照。要想全面提升天線整體測試輻射性能分析的準(zhǔn)確性，需要在指定的微波暗室中匹配相應(yīng)的測試方法，以保證綜合測試結(jié)果的可行性[8]。

RC測試法能借助金屬攪拌器構(gòu)成的統(tǒng)一均勻電磁場完成分析，整體成本較低，但是無法有效對(duì)控制信號(hào)的來波方向予以分析。RTC測試法能實(shí)現(xiàn)多方向性信道模擬，并且擴(kuò)展性較好。但是受自身參數(shù)的影響，一般不會(huì)應(yīng)用在測量天線數(shù)量較多的設(shè)備測量工作中。MPAC測試法在實(shí)際測試分析過程中能建立可控的復(fù)現(xiàn)過程，對(duì)時(shí)域、頻域以及空間域等特性予以全面分析，并且能最終完成方向型可控信道的生成處理。但是這種模式要建立3D信道，會(huì)提升系統(tǒng)復(fù)雜性并增加成本。

本文選取的是MPAC測試法，系統(tǒng)包括多探頭全波暗室與信道模擬器等，能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)建立匹配的分析控制模式。要想在無反射且沒有回波的狀態(tài)下完成綜合測定分析，需要在暗室中安裝吸收反射信號(hào)的材料，并且配合轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)有效應(yīng)用綜合測試儀，從而匹配圍繞被測設(shè)備的雙極化天線，完成信道中信號(hào)的傳遞，最終實(shí)現(xiàn)吞吐量測量的目標(biāo)[9]。

3 5G移動(dòng)通信測試技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

我國在2018年下半年開展了5G技術(shù)最后階段的研發(fā)，并且基站功能測試工作也全面推廣，滿足了預(yù)期商用的標(biāo)準(zhǔn)要求，并在2019年開展終端和芯片研發(fā)。截止到2021年，作為全球最大智能手機(jī)無線數(shù)據(jù)芯片供應(yīng)商，高通表示即將與40家運(yùn)營商和電信設(shè)備供應(yīng)商開展合作，并且廠商承諾使用5G毫米波技術(shù)。同時(shí)，我國也開啟了多元化的5G合作模式，但是目前依舊面對(duì)諸多挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。

5G網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和智能化是未來的主要發(fā)展趨勢，為了根據(jù)需求靈活支撐行業(yè)應(yīng)用和業(yè)務(wù)場景，需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)型測試模式。此外，在5G網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)和產(chǎn)品方面也存在挑戰(zhàn)。目前我國企業(yè)還需要進(jìn)口高端儀器設(shè)備，在支付采購和維護(hù)方面會(huì)大大增加成本。為了避免國外企業(yè)壟斷，需要加大多元研發(fā)工作力度[10]。

4 結(jié) 論

總而言之，隨著5G移動(dòng)通信測試技術(shù)的不斷發(fā)展，為了更好地滿足相關(guān)應(yīng)用要求，要從多方面落實(shí)相關(guān)工作，促進(jìn)綜合測試處理工作的全面進(jìn)步，為通信產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。