5G无线通信终端空中接口性能测试

5G无线通信终端空中接口性能测试

张禹仝 孟锋立 董鹏 朱成泽

中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司

【摘要】无线终端的空中接口性能测试是在微波暗室中进行，对终端整机辐射性能评估的方法。在结合无线传播信道模型并配合模拟人头手的情况下，其测试结果能够高度准确反映用户的使用体验。同时，对无线终端的质量检测起到决定性的作用。因此，OTA测试是国内外无线终端人网的必测项目。基于此，本文对空中接口性能测试进行探究，具有有一定现实意义。

关键词:5G无线通信；接口；性能检测

前言随着5G时代的到来，人们对通信质量的要求正在不断的提升，无线通信终端中的各种 构建都需要达到相关的质量标准，要保障其性能。空中接口是其中十分重要的构成部分，指用户终端与无线接入网络之间的接口，其性能直接关乎着用户使用网络的质量。因此，在5G时代到来之际，对无线终端空中接口性能进行测试，可以保障空口的质量和性能，为用户带去极强的体验和感受。

1.空中接口与关键技术概述

所谓空中接口主要是指用户在终端与无线接入网络之间的接口，其是任何一种移动通信系统的关键模块。同时，也是移动性的一种呈现方式。对于5G无线通信终端而言，其相 关的应用场景主要有三种，其一是广域场景，小区覆盖大，业务量为中等；其二，大城市场景，小区覆盖为中等，业务量高。其三，本地场景，小区覆盖小，业务量比较多。依据不用的应用场景，空中接口性能有相应的要求。在即将到来的5G时代中，空中接口架构主要包含空口波形调制、天线配置以及传输方式等相关的技术，并且还包含调制编码纠错和处理多用户多执接入等相关的技术。空中接口等于是开放系统互联模型物理层与数据链路层的体现，特别偏向于物理层。而物理层是整个无线通信系统中基础，并且最重要的一层，由于此层中包含通信最核心的技术。物理层技术是在无线电波之上起到了构建、维护与取消连接基站与无线终端的作用，从而让设备之间实现无线接口。在此过程中，其在无线电波发送与接受比特流。在即将到来的5G时代中，空中接口标准主要是汇聚在物理层中。因物理层中天线配置与传输都是比较传统的技术，都比较成熟。空口是相对于有线通信中线路接口而言的，在无线通信中，空口明确了基站与无线终端之间的技术规范，让无线通信可以和有线通信一样可靠与稳定。

2.无线通信终端空中接口性能测试

在国际上，空中接口性能测试标准的制定主要是合作伙伴计划和无线通信与互联网协议等共同进行。在其中，无线通信与互联网协议是最早制定有关空中接口性能测试的组织之一。我国国内的空中接口性能测试主要是中国通信标准化协会制定，为了可以保障电磁环境与通信安全，此协会制定了相关的标准来规范无限资源的运用，还有无线设备的性能指标。在5G时代到来之际，无线通信终端的空中接口性能测试方式主要有以下几种：

2.1SISO OTA测试及方法

目前，SISO OTA主要包括总辐射功率和总接收灵敏度的测试。这两项测试都是在微波暗室中进行的，在CTIA和CCSA的白皮书中有详细的要求，是所有需要人网的无线设备的必测项。CTIA颁布的标准中给出了TRP和TIS的标准测试方法和备用的测试方法。标准测试方法由于其直观性和准确性，被广泛使用，但测试时间很长，给研发和认证带来巨大的时间成本。备用的测试方法能够较快的完成TRP和TIS的评估，但是无法保证结果的准确性，没有得到广泛推广。针对这些问题，一些企业提出了几种创新的测试方法，实现了快速、精确的OTA测试，如基于回报的快速OTA测试方法，基于收发同频系统的快速OTA测试方法，都能极大缩减OTA测试时间（如将几个小时的SISO OTA测试缩短至几分钟以内），同时，保证OTA测试精度。这些快速测试方法已经被广泛应用于各种通信系统的测试中，如GSM、WCDMA、TD- SCDMA、WiFi、LTE、Bluetooth等等。其中基于回报的快速测试方法已被CTIA和CCSA标准收纳。

2.2MIMO测试及方法

MIMO技术在4G时代中开始广泛运用， 而在即将到来的5G时代中，也会在基站与无线终端中被有效使用。MIMO测试方式，即为立足于输入输出基础上，对无线终端的射频性能做测量。通过这种方式能够在特定环境下， 对设备的通信速率进行检测与判断。其中，特定环境是指不同环境的通信统计数据模型，经常使用的数字模型主要是UMa与UMmi，这些都是互联网协会要求必须测试的项目。此模型中涉及很多无线设备使用情况模拟的电波传 播，例如：折射、反射等等，能够十分真实地反映出MIMO条件之下无线设备使用情况。在经过第二代合作伙伴计划和无线通信互联网协会所指定的MIMO测试文件中有指出，吞吐 量，即为天线运行时通信速率用来判断MIMO关键标准。当前，通过相关组织认定的国际性解决方式主要有二种，其中主要是多探头、混响暗室和辐射两步这些。混响暗室方式，具体是运用不具备吸波材料的屏蔽箱，整个系统十分简单，问题主要是可以模拟的信道模拟比较少，会受到相关的限制，无法测量标准中特定场景，因此，广泛运用会受到一定程度的限制。多探头法，其中主要使用多种环绕被测件四周天线，以及信道模拟器，模拟相关的信道，这种方式十分简单，不过成本较高，校准工作难度相对较大。辐射两步法，是将测得的被测件天线方向图信息，还有传播信道模型相融合，并且使用模拟器来计算信号，最后把通过结合的信号传输到接收机，这种测试结果与多探头方式有一定的一致性，此方式的经济性也很高，符合国际标准的测量方式。

2.3容量测试

无线通信系统由各种不同的元素构成， 其中包含了服务器、分组核心网以及基站等等。 在各种不同情境下，对网络进行测试是十分重要的，比如：多个蜂窝小区、接入几千部UE和用户各种服务。特质容量测试系统能够形成大流量空口负载，然后使用不同观测点来对网络进行监控。并且还能够做好EPC与服务器仿真，用环绕测试方式来测试eNOdeB。在大量的智能手机与电脑增多下，导致了网络处于饱和状态，对用户语音通话形成了影响，这成为了5G无线通信中所面临的一大问题。无线通信的发展让用户服务更加丰富和多样化，其中包含了语音、视频和网络浏览等，数据流量发生了很大的变化。容量测试是空口接口性能测试中最关键的部分，在研发功能性测试明确实际功能之后，容量测试变相与和运营商客户相关的测试。测试使用不用符合组合方式，在增加用户设备与小区使用数量的基础上进行。在此过程中，新推出的功能会增加容量，也需要融入到容量测试工作中。明确了满足要求的容量后，就可以马上进行性能测试工作，是为了保障获得网络最大效率，也是获得单位投资下最大比特传输量。在用户设备数量逐渐增加下，保障无线通信网络的先进性。

结语：总之，5G无线通信终端的空中接口性能进行测试，保障了用户的使用体验，确保了网络架构和建设等工作的质量。在实际测试过程中，根据相关的规定，对无线通信终端的空中接口性能进行测试时，选取合适的进行测试，以此来判断其性能，从而保障无线终端测试的准确性。

参考文献：

[1]孟祥娇.5G无线通信技术发展跟踪与分析[J].现代电信科技，2014(12).