無線通信終端空中接口性能測試

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1空中接口概念與關(guān)鍵技術(shù)

1.1概念

所謂空中接口，主要是指用戶在終端與無線接入網(wǎng)絡(luò)之間的接口，其是任何一種移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊，同時也是移動性的一種呈現(xiàn)方式。對于5G無線通信終端而言，其相關(guān)的應(yīng)用場景主要有三種，其一是廣域場景，小區(qū)覆蓋大，業(yè)務(wù)量為中等。其二是大城市場景，小區(qū)覆蓋為中等，業(yè)務(wù)量高。其三是本地場景，小區(qū)覆蓋小，業(yè)務(wù)量比較多。依據(jù)不用的應(yīng)用場景，空中接口性能有相應(yīng)的要求。

1.25G空中接口的架構(gòu)

在即將到來的5G時代中，空中接口架構(gòu)主要包含了空口波形調(diào)制、天線配置以及傳輸方式等相關(guān)的技術(shù)，并且還包含了調(diào)制編碼糾錯和處理多用戶多執(zhí)接入等相關(guān)的技術(shù)?？罩薪涌诘扔谑情_放系統(tǒng)互聯(lián)模型物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的體現(xiàn)，特別偏向于物理層。而物理層是整個無線通信系統(tǒng)中基礎(chǔ)，并且最重要的一層，由于此層中包含通信最核心的技術(shù)。物理層技術(shù)是在無線電波之上的，起到了構(gòu)建、維護與取消連接基站與無線終端的作用，從而讓設(shè)備之間實現(xiàn)無線接口。在此過程中，其在無線電波發(fā)送與接受比特流。在即將到來的5G時代中，空中接口標(biāo)準(zhǔn)主要是匯聚在物理層中。因為物理層中天線配置與傳輸都是比較傳統(tǒng)的技術(shù)，都比較成熟?？湛谑窍鄬τ谟芯€通信中線路接口而言的。在無線通信中，空口明確了基站與無線終端之間的技術(shù)規(guī)范，讓無線通信可以和有線通信一樣可靠與穩(wěn)定。

25G無線通信終端空中接口性能測試

在國際上，空中接口性能測試標(biāo)準(zhǔn)的制定主要是第三帶合作伙伴計劃和無線通信與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議等進行的。在其中，無線通信與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是最早制定有關(guān)空中接口性能測試的組織之一。我國國內(nèi)的空中接口性能測試主要是中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會制定，為了可以保障電磁環(huán)境與通信安全，此協(xié)會制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范無限資源的運用，還有無線設(shè)備的性能指標(biāo)。在5G時代到來之際，無線通信終端的空中接口性能測試方式主要有以下幾種：

2.1SISO測試和方式

當(dāng)前的SISOOTA主要包含了總輻射功率與總接收靈敏度測試。這兩種測試都是在微波暗室中開展的，在相關(guān)的文件中有詳細的要求，是全部需要入網(wǎng)的無線設(shè)備必須要測試的項目。在無線通信與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會頒布的標(biāo)準(zhǔn)中有提出，總輻射功率與總接收靈敏度的標(biāo)準(zhǔn)測試方式與備用測試方式。其中標(biāo)準(zhǔn)方式有著一定的直觀性與精準(zhǔn)性，所以被廣泛運用。但是在實際工作中，測試所花費的時間比較長，為研發(fā)與認證等工作形成了很大的時間成本。而備用測試方式可以快速完成兩種評估，但是沒有辦法保障結(jié)果的客觀性和真實性，無法廣泛運用。針對這些問題，相關(guān)企業(yè)研發(fā)出一些創(chuàng)新性的測試方式，保障了測試的快速性與精準(zhǔn)性。比如基于回報的快速OTA測試方式，以及基于收發(fā)同頻系統(tǒng)的測試方式，都能夠有效縮短測試時間，并且保障OTA的測試精度。這些測試方式已經(jīng)被廣泛使用在各種通信系統(tǒng)之中，在未來的5G時代中，這種測試方式的使用范圍會更加廣泛。

2.2MIMO測試及方法

MIMO技術(shù)在4G時代中開始廣泛運用，而在即將到來的5G時代中，也會在基站與無線終端中被有效使用。MIMO測試方式，即為立足于輸入輸出基礎(chǔ)上，對無線終端的射頻性能做測量。通過這種方式能夠在特定環(huán)境下，對設(shè)備的通信速率進行檢測與判斷。其中特定環(huán)境是指不同環(huán)境的通信統(tǒng)計數(shù)據(jù)模型，經(jīng)常使用的數(shù)字模型主要是UMa與UMmi，這些都是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會要求必須測試的項目。此模型中涉及很多無線設(shè)備使用情況模擬的電波傳播，例如折射、反射等等，能夠十分真實地反映出MIMO條件之下無線設(shè)備使用情況。在經(jīng)過第三代合作伙伴計劃和無線通信互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會所指定的MIMO測試文件中有指出，吞吐量，即為天線運行時通信速率用來判斷MIMO關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前通過相關(guān)組織認定的國際性解決方式主要有三種，其中主要是多探頭、混響暗室和輻射兩步這些?；祉懓凳曳绞?，具體是運用不具備吸波材料的屏蔽箱，整個系統(tǒng)十分單一與簡單，問題主要是可以模擬的信道模擬比較少，會受到相關(guān)的限制，無法測量標(biāo)準(zhǔn)中特定場景，因此廣泛運用會受到一定程度的限制。而多探頭法，其中主要使用多種環(huán)繞被測件四周天線，以及信道模擬器，模擬相關(guān)的信道，這種方式十分簡單和直接，不過成本較高，校準(zhǔn)工作難度相對較大。輻射兩步法，是將測得的被測件天線方向圖信息，還有傳播信道模型相融合，并且使用模擬器來計算信號，最后把通過結(jié)合的信號傳輸?shù)浇邮諜C，這種測試結(jié)果與多探頭方式有一定的一致性，此方式的經(jīng)濟性也很高，符合國際標(biāo)準(zhǔn)的測量方式。除此之外，輻射兩步法能夠分離整機測試之中天線性能測試與接收機輻射靈敏度測試，這是一種有極強優(yōu)勢的MIMO測試方案。和4G相比，5G具備了更高的頻率與更寬的帶寬，同時也有更加復(fù)雜的波速賦形工作方式，其中的OTA測試有著很多的挑戰(zhàn)。比如更大的微波暗室，在遠場測試條件之中，使用在5G無線產(chǎn)品測試中需要的微波暗室能夠達到幾十米，甚至于上百米，成本極高，難度很大。還有則是更大的路徑耗損，高頻就表示了路徑耗損的增加，幾十米的測試距離，在5G工作頻率下，大量的路徑耗損會為測試帶去很大的壓力。

2.3容量測試

無線通信系統(tǒng)由各種不同的元素構(gòu)成，其中包含了服務(wù)器、分組核心網(wǎng)以及基站等等。在各種不同情境下，對網(wǎng)絡(luò)進行測試是十分重要的，比如多個蜂窩小區(qū)、接入幾千部UE和用戶各種服務(wù)。特質(zhì)容量測試系統(tǒng)能夠形成大流量空口負載然后使用不同觀測點來對網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控。并且還能夠做好EPC與服務(wù)器仿真，用環(huán)繞測試方式來測試eNOdeB。在大量的智能手機與電腦增多下，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)處于飽和狀態(tài)，對用戶語音通話形成了影響，這成為了5G無線通信中所面臨的一大問題。無線通信的發(fā)展讓用戶服務(wù)更加豐富和多樣化，其中包含了語音、視頻和網(wǎng)絡(luò)瀏覽等，數(shù)據(jù)流量發(fā)生了很大的變化。容量測試是空口接口性能測試中最關(guān)鍵的部分，在研發(fā)功能性測試明確實際功能之后，容量測試變相與和運營商客戶相關(guān)的測試。測試使用不用符合組合方式，在增加用戶設(shè)備與小區(qū)使用數(shù)量的基礎(chǔ)上進行。在此過程中，新推出的功能會增加容量，這些也需要融入到容量測試工作中。在明確了滿足要求的容量以后，就可以馬上進行性能測試工作，這樣是為了保障獲得網(wǎng)絡(luò)最大效率，也就是獲得單位投資下最大比特傳輸量。經(jīng)過性能測試之后，最優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)線路要由運營商來確定，這是因為各個運營商影響性能的主要運算方式都不一樣。為了有效保障網(wǎng)絡(luò)效率和各個用戶設(shè)備的性能，要做好復(fù)雜的多維度優(yōu)化，測試工作要加強針對性，以此適應(yīng)運營商差異化。比如推出新功能或是提升數(shù)據(jù)速率，優(yōu)化服務(wù)組合或是運用方式。在用戶設(shè)備數(shù)量逐漸增加下，保障無線通信網(wǎng)絡(luò)的先進性也是一種十分重要的工作。在實際工作中，保障功能的基礎(chǔ)上增加用戶設(shè)備數(shù)量，并且提升穩(wěn)定性有很大的難度。若是用戶設(shè)備模擬器供應(yīng)商支持多種版本，則不同技術(shù)規(guī)范之間可以相互切換，便于制定有效計劃。此外，在測試空中接口的容量時，測試設(shè)備也十分重要。很多運營商認為，對于真實手機用戶設(shè)備，使用立足于射頻的用戶設(shè)備模擬器是一種靈活的方式。并且，非射頻用戶設(shè)備模擬器使用不同基帶接口時，真實手機與用戶設(shè)備模擬器之間差異比較大。經(jīng)過對測試設(shè)備的使用，對真實數(shù)服務(wù)與使用經(jīng)過射頻做容量測試，以此為實驗室模式真實環(huán)境來進行容量測試提供技術(shù)支撐。

3結(jié)束語

對5G無線通信終端的空中接口性能進行測試，主要是為了保障用戶的使用體驗，為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和建設(shè)等工作的質(zhì)量進行保障。在實際測試過程中，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，對無線通信終端的空中接口性能進行測試時，主要使用的方式有SISO測試法和MIMO測試法，從多個方面與多種方式上進行測試，以此來判斷其性能，保障其質(zhì)量。

參考文獻

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作者:郭峰 單位:吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司