毫米波具有很鮮明的優(yōu)勢，同時(shí)又具有很明顯的劣勢。優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)無線電波的物理特性，以及香農(nóng)定理。毫米波可以分配很大的帶寬，直接有效的提高信道容量，傳輸速度得以增強(qiáng)，同時(shí)它的缺點(diǎn)是傳輸損耗大，繞射衍射能力差，因此造成覆蓋區(qū)域小。因此業(yè)界主要觀點(diǎn)都認(rèn)為5G毫米波將主要應(yīng)用于近距離傳輸，以其大帶寬特性滿足熱點(diǎn)高容量和室內(nèi)覆蓋需求，如固定無線接入（最后1 km），熱點(diǎn)地區(qū)的擴(kuò)容等場景。

現(xiàn)階段國際產(chǎn)業(yè)鏈及運(yùn)營商當(dāng)前重點(diǎn)是24.5~27.5GHz、31.8~33.4GHz及37~43.5GHz。（圖1所示）

圖片1.jpg

全球主要國家和地區(qū)均對(duì)毫米波頻譜資源做了戰(zhàn)略規(guī)劃，其中美國于2018年11月15日開始進(jìn)行28GHz的頻譜拍賣，韓國于2019年6月完成了5G頻譜拍賣。我國工信部批復(fù)了24.75~27.5GHz及37~42.5 GHz為我國毫米波的主力試驗(yàn)研發(fā)頻段。我國工信部還在5G第二階段試驗(yàn)開展了高頻系統(tǒng)測試，各個(gè)設(shè)備商都參與其中，主要測試頻段集中在26 GHz。

圖片2.jpg

二. 毫米波在OTA測試中的測試場景

由于毫米波被測設(shè)備集成度高的特點(diǎn)，無法保留射頻傳導(dǎo)口，因此LTE以及之前普通的傳導(dǎo)測試方法將無法滿足毫米波的測試需求。

根據(jù)測試需求的難易程度，第一種為靜態(tài)測試，也就是鎖住被測設(shè)備的波束賦形能力，在靜態(tài)情況下完成各種測試指標(biāo)，如EIRP/EIS/TRP/TIS等。測試手段主要集中在直接遠(yuǎn)場、間接遠(yuǎn)場和近場，下一章節(jié)會(huì)有詳細(xì)說明。

在第一種測試場景下，需要考慮的主要測試特點(diǎn)為測試時(shí)間、測試精度、測試的簡單便捷行。

第二種為動(dòng)態(tài)能力測試，也就是被測物處于被設(shè)置好的可控的測試環(huán)境下，對(duì)它的發(fā)射性能、接收性能、捕捉性能、快速切換性能進(jìn)行測試。換句話說，也就是在實(shí)驗(yàn)室設(shè)置多種模擬現(xiàn)實(shí)使用情況的測試環(huán)境，對(duì)被測物進(jìn)行全面評(píng)估。

第三種測試場景：搭建同時(shí)可以評(píng)估基站和終端的雙向測試環(huán)境，引入模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境特點(diǎn)的可控的信道模型，來對(duì)整個(gè)上下行鏈路同時(shí)進(jìn)行評(píng)估。

為了實(shí)現(xiàn)以上三種測試場景，我們需要根據(jù)他們不同的特點(diǎn)，來選擇搭建靈活高效的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。同時(shí)要考慮測試系統(tǒng)的復(fù)雜度、穩(wěn)定性、兼容性、設(shè)備利用率、維護(hù)難易等特點(diǎn)。ETS-Lindgren在OTA測試領(lǐng)域多年的深耕以及深厚的技術(shù)儲(chǔ)備，積攢了大量的實(shí)際測試經(jīng)驗(yàn)和具備測試先進(jìn)性探索能力。我們呼吁測試標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該全面考慮測試環(huán)境的可實(shí)現(xiàn)性、低系統(tǒng)不確定度、高穩(wěn)定性、設(shè)備高利用率，以及維護(hù)成本可接受度等特點(diǎn)。從而避免陷入搭建一套系統(tǒng)滿足所有測試需求的不科學(xué)認(rèn)知。

三. 暗室測試方法

目前國際標(biāo)準(zhǔn)定義的5G 毫米波OTA測試方法有：直接遠(yuǎn)場(DirectFar Field, DFF)、間接遠(yuǎn)場(Indirect Far Field, IFF)、近場轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)場(Near Field To Far-field, NFTF)。

測試方法定義根據(jù)測量距離區(qū)分。在傳統(tǒng)遠(yuǎn)場電波暗室中，根據(jù)22.5度相位原則，最小遠(yuǎn)場測量距離R 需要基于遠(yuǎn)場公式計(jì)算：，其中D 為待測物(DeviceUnder Test, DUT)輻射部分的最小直徑大小。在不同天線尺寸和頻率的近/遠(yuǎn)場邊界如下：

Near field/far field boundary for differentfrequencies and antenna sizes for a traditional far field anechoic chamber

圖片3.png

直接遠(yuǎn)場(DirectFar Field, DFF) 測試測試方法距離滿足。使用直接遠(yuǎn)場測試時(shí)，DUT和測量天線不受耦合影響，理論上是非常好的方法。但是從上表可以看到，當(dāng)DUT尺寸越大，要求的測量距離越遠(yuǎn)，損耗越大，測試難度越大，不確定性增加，造成暗室建造成本非常高。

圖片4.jpg

Centre of beam measurement setup of UE RFcharacteristics

間接遠(yuǎn)場(Indirect Far Field, IFF) IFF一種方法是使用反射面實(shí)現(xiàn)球面波到平面波的轉(zhuǎn)換，這也叫緊縮場天線測試方法（Compact Antenna Test Range, CATR）.CATR不需要滿足遠(yuǎn)場距離（

）就可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)場條件下的平面波，如下表所示。所以成本上來說，相對(duì)直接遠(yuǎn)場減少很多。但是CATR測量精度主要由反射面天線、測量天線、暗室結(jié)構(gòu)等影響，設(shè)計(jì)要求高，難度大。

Near field/far field boundary for differentfrequencies and antenna sizes for a traditional far field anechoic chamber

圖片5.png

Example of CATR path losses

圖片6.png

圖片7.png

IFF method 1 (CATR) measurement setup of UERF characteristic

近場轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)場(NearField To Far-field, NFTF) NFTF方法是直接在近場測試，利用相位參考信號(hào)，再使用傅里葉變換，把近場幅度和相位轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)場來計(jì)算遠(yuǎn)場中定義的測試結(jié)果。

圖片8.png

Typical NFTF measurement setup of EIRP/TRPmeasurements

在近場測試時(shí)，由于被測天線(Antenna under Test，AUT)和測量天線(TestAntenna, TA) 距離近，所以AUT和TA之間有耦合，為了滿足測試結(jié)果高準(zhǔn)確度，需要高密度采樣，從而造成測試速度很慢。并且近場測試方法無法滿足EVM，BER，BLER， throuhput等指標(biāo)的測試。

圖片9.jpg

四. ETS產(chǎn)品介紹

隨著第五代(5G)移動(dòng)通信和毫米波的到來，以及自適應(yīng)天線系統(tǒng)(AAS)包括波束成形，波束追蹤等技術(shù)的應(yīng)用。作為RF、EMC、OTA測試和測量解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，ETS-Lindgren不僅可以提供各種類型暗室，同時(shí)也提供一體化的5G和毫米波測試方案。我們不僅是有深厚技術(shù)積淀的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，而且我們也有能力和我們的客戶一起合作，提供最佳的測試方案，并且可以針對(duì)其特定產(chǎn)品提供定制化測試方案。因此ETS-Lindgren提供的解決方案可以滿足通用和獨(dú)特的要求。我們已經(jīng)開發(fā)了以下指南將幫助您選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)化5G產(chǎn)品。如果您的要求不能從下面的系統(tǒng)之一得到滿足，ETS-Lindgren會(huì)討論您的測試需求，可以為您開發(fā)一個(gè)定制化的解決方案。下面是目前現(xiàn)有的產(chǎn)品簡介及圖樣以供參考。