使用OTA测试5G基站射频指标的方案说明

　　在5G之前的基站射频指标测试大多采用传导测试的方法，但在5G时代由于Massive MIMO技术的应用，使得传导测试的复杂程度大幅度上升，而且传导测试完全表征基站射频性能。本文介绍了5G 关键技术对射频指标测试的影响，然后通过对 3GPP标准的解读，分析传统测试在5G基站测试中的弊端，并通过分析得到目前的测试方法里能够适应5G 基站射频指标的测试方案及其改进方案。

　　1、引言

　　无线通信设备的发射和接收性能决定着其在通信网中的表现。在设备研发和生产阶段对设备进行性能测试显得尤为重要。从 2G、3G时代，到LTE及今后的5G，无线设备性能测试会变得越来越重要。大规模天线阵列技术的使用使得5G时代射频性能测试会有别于传统测试方法。从4G开始，各手机终端厂商开始逐渐重视空口OTA（Over-the-Air）测试，不仅因为国内外形成了终端辐射性能测试标注，也因为OTA测试更能反映设备在实际应用中的表现。OTA测试技术也从仅为了通过终端认证过渡被广泛应用到研发和生产的各个环节。 5G无线通信技术使用的MassiveMIMO技术，对基站和终端射频和性能测试提出了更高的要求。目前Sub 6G 的基站的射频与天线端口还能够从结构上分离，根据3GPPTS38.141 标准，基站还是可以通过传导测试，但是空口测试也被提到标准之中。在毫米波频段射频与天线已经不能分开，射频指标测试只能在空口进行。在5G之前，所有基站对射频指标的测试都使用传导方式，终端仅仅对TRP（全向辐射功率）和TIS（全向辐射灵敏度）进行OTA测试，对其他射频指标的测试还没有大量的论证。本文将结合5G无线通信的特点，研究适合于5G的射频指标OTA测试方法。

　　在射频测试中，分为传导测试与空口（OTA）测试。传导测试是利用射频线缆直接将仪表和被测物连接到一起，避免空间辐射的干扰信号对测试的影响。OTA测试是通过天线直接辐射出来，由测量天线接收然后再将信号传入测试仪表的方法。OTA 测试一般为了避免空间干扰信号与多径，会在吸波暗室中进行。基站射频的传导测试在4G 及以前被广泛使用，不仅因为其简单易行且成本较低，更因为基站在生产加工时，射频模块与天线分别生产再组装到一起，由不同的厂家合作而成。射频模块生产厂家使用频谱仪、信号源等仪表将关于通信收发器件与功率放大器相关的指标测试完成，而天线部分由天线生产厂家在微波暗室中将方向图、增益等指标测试完成。但是在5G无线传输中，MassiveMIMO的使用使得基站天线与射频收发模块集成在一起才更能发挥出波束赋形、MIMO等通信算法的功能。基站的OTA测试目前主要针对发射功率、接收灵敏度、增益、方向性、波瓣宽度、前后比的测量，测试频段为6GHz以下。虽然目前Sub 6GHz 的5G 基站天线还是将射频模块与天线分开生产，但是波束赋形的功能需要射频模块的协同才能工作，毫米波的5G 基站天线已经是无法拆分射频与天线。这些都要求射频测试只能在空口进行。3GPP 已经明确低频和高频的射频一致性测试，如EVM、ACLR、OBUE等指标的测试，都将采用OTA方式。经过各厂家的讨论，远场、近场、紧缩场都可作为测试场地。