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MIMO OTA测试解决方案BACK


| 用户需求

 

在OTA测试出现之前,传导测试以其高效、可控和可复现的特性成为无线通信测试系统中最常见的方案。但传导测试也有其劣势的一面:

1)       大规模天线阵列导致无线信道仿真仪射频端口数量增加,测试成本和复杂性急剧上升;

2)       传统基带模块和射频模块分开测试的方式,导致实际测试结果和设备整体性能之间存在误差;

3)       随着频段的提升,设备厂商从产品整体性能考虑,可能取消测试的接口,使其不能进行传导测试;

4)       天线对MIMO系统指标的影响很大,只有OTA测试包括了天线性能在内的系统整体指标测试;

综上,对于大规模MIMO系统而言,更具挑战性的OTA测试就变得十分必要。

相对于传导测试,MIMO-OTA的挑战性主要表现在更多的系统控制模块、更繁琐的校准方法和更复杂的信道模型测试方案。

MIMO-OTA测试主要包括:

1)      OTA测试系统的功率时延相位等参数校准;

2)      动态和静态场景多径衰落信道测试;

3)      拉远测试;

4)      多终端接入或多基站切换测试;

5)      波束赋形测试;

6)      信噪比测试。

 


| 解决方案


毫米波基站MIMO-OTA解决方案

根据IMT-2020 5G推进组基站子组《毫米波基站OTA性能测试方法》(草稿),毫米波基站MIMO-OTA测试项目主要包括:


单用户静态信道模型          单用户动态信道模型           多用户静态信道模型           多用户动态信道模型


其信道模型验证指标主要包括:

l功率时延谱(PDP);

l多普勒/空间相关性;

l功率角度谱相似百分比(PSP);

l交叉极化比;

l功率准确性;

毫米波基站KSW-OTA测试的挑战在于提供灵活的测试带宽、探头个数和每逻辑通道最大多径数量配置方案以满足不同用户的测试需求,并在自动测试校准软件的协助下以较少的人工干预进行系统测试。一台KSW02B型无线信道仿真仪可以提供如下带宽配置。

 

 序号

可配拓扑/端口

带宽

基站侧最多支持双极化探头个数

最多可支持接入终端个数

备注

1

16x8全双工

400MHz

8

4

每逻辑通道最大多径数量:24

2

16x4全双工

800MHz

8

2

每逻辑通道最大多径数量:16

3

32x8全双工

400MHz

16

4

每逻辑通道最大多径数量:16

4

8x4全双工

800MHz

4

2

每逻辑通道最大多径数量:24

 

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5G基站FR2(24.25GHz-52.6GHz) MIMO-OTA的典型测试架构

 

整个测试系统主要由无线电综测仪、变频功放单元、无线信道仿真仪和基站暗室四部分组成:综测仪(终端模拟器)导入/导出终端测试信号,经过变频器把FR2频段信号变频至仿真仪工作频段。作为整个系统最核心的部件,无线信道仿真仪实现目标信道的添加;暗室中转台主要功能是模拟基站旋转、远离或靠近探头墙时对系统测试性能的影响。待测基站对面布置指定个数的探头,用于模拟空间信道的来波方向,其配和信道仿真仪给待测设备营造一个理想且100%可重复的测试环境。

KSW-WNS02B无线信道仿真仪基于新一代的高速芯片及硬件平台开发,具有强大的运算资源,支持100M/200M/400M信号带宽,支持载波聚合(最大1.6G),全面支持现有MIMO-OTA技术标准,并且支持MIMO-OTA后续技术演进。

基于毫米波基站MIMO-OTA的无线信道建模工具,主要用于对测试场景的3D仿真建模,生成信道仿真所需要的信道系数文件,为信道仿真器测试提供仿真数据。MIMO-OTA系统控制软件,是实现对变频器、无线信道仿真仪和暗室系统的整体控制以辅助实现OTA的系统测试。


                                                   image.png                                     image.png

                                                                                MIMO-OTA的无线信道建模工具配置                                                                                                                    MIMO-OTA系统控制管理界面

 


KSW 终端MIMO OTA测试解决方案

根据IMT-2020 5G推进组终端子组《5G FR1 MIMO OTA终端性能测试技术要求与方法》,终端MIMO-OTA测试主要进行以下测试:

① 信噪比验证;

② PDP验证;

③ 多普勒/时间自相关性;

④ 3D空间相关性;

⑤ XPR等;

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5G终端FR1(450MHz-6GHz)MIMO-OTA的典型测试架构

上图是5G终端FR1(450MHz-6GHz)MIMO-OTA的典型测试架构。由于仿真仪的工作频段包含FR1,所以该系统不需要变频器。终端的使用环境以及其角度扩展的原因,不能像基站区分扇区,所以其需要四周均匀分布的探头。单环模型可以测试任何二维信道模型(例如SCM,SCME等)。完整三维(多环)应用使得测试结果不仅用于方位角,也可测试俯仰角。解决方案可以根据客户需求,选择探头环的布置。

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二维探头环12探头,16探头布置图

KSW-WNS02B无线信道仿真仪基于新一代的高速芯片及硬件平台开发,具有强大的运算资源,支持100M/200M/400M信号带宽,支持载波聚合(最大1.6G),全面支持现有MIMO-OTA技术标准,并且支持MIMO-OTA后续技术演进。

KSW提供基于终端MIMO-OTA的无线信道建模工具,主要用于对终端测试场景静态和动态的3D仿真建模,生成信道仿真所需要的信道系数文件,为信道仿真器测试提供仿真数据。其相关配置如下图所示。


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MIMO-OTA的无线信道建模配置

 


| 挑战

 

挑战1:复杂的系统控制,检验仪表厂商的软硬件能力

lMIMO-OTA复杂测试系统,需要仪表厂商联合控制仿真仪、变频器、暗室、探头和转台等模块;

l软件方面,需要系统控制信道仿真仪、变频器、暗室、转台和探头等模块以方便用户实现快速系统校准;

l需要无线信道建模软件完成信道冲击响应的生成以配合OTA测试系统进行衰落信道流量测试;

l需要控制信号源、频谱仪和网络分析仪等仪表进行信道模型的验证。

l硬件方面,需要系统设备模块具备良好的射频性能(相噪、平坦度和隔离度等)以及耦合能力,保证其误差矢量幅度(EVM)和满足测试要求,保证测试结果的质量。

 

挑战2:基于MIMO-OTA的无线信道建模技术

目前,基于毫米波的基站MIMO-OTA建模技术没有可供参考的标准,终端OTA的测试仍然停留在sub6g频段。

后续,基站OTA测试和终端OTA测试可能会朝着不同的方向演进,IMT2020-5G推进组针对基站和终端的测试分别成立的不同的推进组,此种形式必然对MIMO-OTA的信道建模技术提出全新的挑战。

 

 

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| 功能亮点


²软件自动校准,极大的节约测试准备时间;

²逼真的外场无线信道模拟,助力设备可靠通信;

²任意链路的断开与闭合,检验在任何场景下网络的健壮性能;

²丰富的软件监控平台,实时监控异常问题,便于快速定位;

²开放接口,便于程控和用户自定义模型;

 


| 相关产品

                                                                                                                        

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