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浅谈5G Sub-6G 终端OTA测试


  来源: 安立通讯科技Anritsu 时间:2021-01-26 编辑:清风
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随着移动通信技术的飞速发展,5G凭借着高速率、低时延、高移动性等诸多优势,逐渐进入社会的各个角落,与每个人紧密相连。而由于5G引入了天线阵列、波束赋形等技术使得终端设备的日益复杂化,终端的研发与认证对于测试环境的要求和以往有很多的不同。本文主要讨论Sub-6G下的终端OTA测试方案


为什么要进行OTA测试


以往的研发阶段测试,由于射频模块与天线分开,传导方法可以简单直接地验证终端的射频指标。但是传导测试无法将天线因素对整机性能的影响考虑在内,甚至无法完整验证出整机内部不同功能单元的干扰情况。如果需要验证终端无线空口性能的场景以及验证人体对手持、可穿戴类设备的影响,往往需要用到OTA测试。


OTA测试是被测设备通过OTA(over the air)即空中接口的方式实现与测试仪表连接,对被测物的天线性能进行测试。通过OTA测试我们可以评估被测物作为一个整体的辐射和接收性能。由于OTA测试相比于射频传导测试更接近产品的实际使用场景,可以完整验证各种因素对整机性能的影响,最终为终端产品的无线性能优化提供依据与方向,所以OTA测试是终端检测中必不可少的一环。


如下图所示,OTA测试在终端的研发和认证环节中占比逐渐增多, 5G毫米波阶段的测试都会采用OTA方法进行测试。



5G的测试需求日渐增多,OTA测试主要参考的3GPP与CTIA的相关标准在不断更新。现如今已经有多家运营商将Sub-6G OTA测试纳入认证范畴,如北美的AT&T,T-Mobile,欧洲的Vodafone等。随着认证法规的逐步完善, OTA测试受到通信行业的广泛关注与重视。



OTA测试场


为了避免空间干扰信号与多径效应,OTA测试会在微波暗室中进行。依靠微波暗室提供空旷的“自由空间”条件,在暗室内测试可以免受杂波干扰,提高被测设备的测试精度和效率 。


4G时代的OTA暗室主要有两种:单探头暗室和多探头暗室。单探头暗室中只有一个探头用于测量被测物的性能指标。多探头暗室则是有多个探头对被测物进行测量。相比于单探头暗室,多探头暗室测量准确度高、测试时间短,可以支持测量更多的测试场景,在4G时代是主流的测试暗室。


5G引入了更高的频率,更宽的频谱范围,对测试环境有了更高的要求;波束赋形技术与大规模天线阵列等新的技术使得测试的难度大大提升。由于OTA测试主要在辐射场中测量,而辐射场又根据距离分为辐射近场和辐射远场。按照辐射场划分,目前5G主要的测试场有三种:


近场暗室:近场的优势是占地小,测试路径的损耗较小;劣势则是由于距离过短,近场的特性导致近场的测量结果往往是不可预测的,会随着天线周围环境的微小变化(例如,馈线的电路)和位置变化而变化。[ZW10] 对于有源指标难以推广到远场得出远场的结果,近场环境也难以添加干扰源使得近场难以进行干扰测试。


近场暗室示意图


远场暗室:远场比较接近真实的环境的场的传播环境,在远场条件下的测试更易于测量天线相关的指标;但是由于测试距离随着被测物尺寸的增加而变得很大,远场环境及场地的成本会非常高昂,同时测量路径损耗也会很大,对测量的结果会有相当大的影响。



紧缩场暗室:紧缩场是等效的远场,利用金属反射面将球面场转换为平面场,与远场环境相比极大的减小了对测试场地的要求;劣势则是对于波束的要求较高,难以创建多用户的场景,同时对于反射面的工艺要求高,增加了安装与维护的成本。



OTA测试指标


关键词:5G Sub-6G OTA测试    浏览量:4839

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