【客户案例】罗德施瓦茨5G测试解决方案

4G改变生活，5G改变社会，5G已渗透到社会的各个方面。ITU定义的5G三大应用方向赋予了未来各种应用的可能。

3GPP标准组织在 17年12月份完成了Rel.15非独立组网NSA标准制定，18年6月完成了SA独立组网标准的同时启动了Rel.16标准化工作。19年6月，工信部向四个运营商发放5G牌照，这标志着我国正式进入5G商用元年，同年10月31日三大运营商正式提供5G商用服务。2020年新基建助力5G建设。罗德与施瓦茨公司（以下简称“R&S公司”）作为移动通信领域的市场领先供应商，为5G FR1/FR2提供了完整的测试解决方案，包括了基站研发和生产，终端研发、生产和认证，以及网络部署之后的覆盖测试和性能评估。

5G基站研发和生产

芯片和元器件测试

5G关键技术包括了高带宽、Massive MIMO、毫米波等，新技术带来了对高性能频综、高速ADC/DAC、高效功放、还有毫米波波束成形器等关键芯片的测试需求。

5G基站频综的相噪测试需要高性能的相噪分析仪，R&S FSWP提供了单机高达50 GHz的最高测量频率，并具备-172 dBc/Hz(1 GHz, 10 kHz偏移)的优异相噪，结合用于做频综参考的R&S模拟源SMA100B卓越的相噪水平-152 dBc/Hz，确保了测量得到器件最真实的相噪水平。

基站普通采用Doherty功放技术，最高效率接近50%，目前新技术在研包括双输入Doherty、包络跟踪(ET)和异相Outphasing等，R&S SMW200A单表支持相参的两路宽带调制输出，也支持射频与包络信号同时输出，满足下一代功放预研需求。

5G毫米波采用的混合波束赋形技术使5G基站增加了波束成形器这一芯片，通过对多个通道幅相设置可实现对波束指向的灵活控制。真8/12(或最多24)端口网分ZNBT 40 GHz支持对常见的1分4/8波束成形芯片实现快速的幅相测量。除了单音外，利用SMW和FSW还可完成5G宽带信号的收发测试。

基站38.141一致性测试

38.141测试规范第6章发射机测试定义了如功率、频谱、发射信号质量等测试项，频谱分析仪FSW或FSV(A)3000配置5G选件后可支持所有测试项目。第7章接收机功能测试定义了如灵敏度、动态范围和接收互调等测试项，信号源需要模拟有用信号、调制干扰信号、CW或AWGN干扰等，如果采用多台信号源搭建，不仅系统庞大，而且每次需对多条射频线缆进行校准，增加了复杂度和出错的可能性。SMW单表可配置两路独立的射频通道，并且可实时产生AWGN或CW，像38.141规范中接收互调项目仅需一台SMW即可实现三路射频信号的模拟。

38.141第8章定义了5G NR基站接收机性能测试，需要在特定的3GPP信道衰落场景下验证接收吞吐率，SMW+SGT组合不仅可以满足规范要求的100MHz下2x8 MIMO信道模拟要求，同时还可接收基站反馈的ACK/NACK信息并实时调整发送信号，满足第8章全部测试场景。 

基站产线快速测试 

5G NR基站生产包括收发器传导测试和OTA空口测试两个阶段，在收发器传导测试阶段，首先对每个收发通道进行校准，如发射功率校准、接收RSSI校准、以及通道间相位校准，之后再进行5G信号的收发测试，完成接收灵敏度和发射EVM/ACLR/SEM测试；在OTA测试阶段需要对每路振子进行幅相校准，以保证整机波束赋形精度，之后就是对AAS进行EIRP、方向图以及调制信号的ACLR/SEM测试。

Massive MIMO基站具备多达32或64个TRX，相较于4/8TRX的LTE基站，5G Massive MIMO技术带来测试时间数倍的增加，产线需要效率更加优化的方案。R&S公司推出了基于私有云的快速产线测试方案，包括了SGT100A信号源和FSV(A)3000频谱仪，FSV(A)3000设计之初就已考虑在云端完成信号分析以及快速的数据传输。用户可通过高效的微服务实现快速的5GNR信号分析。

R&S公司为基站核心芯片研发、单板研发和整机一致性测试，以及基站快速产线提供了全套解决方案，助力5G新基建。

5G终端研发、生产、认证测试解决方案

·5G终端研发测试和毫米波OTA测试方案

5G终端产品众多，产品形态包括手机，CPE，模组，汽车Tbox。这些产品在研发和商用化过程中，都会涉及到综测仪的各种不同的应用，包括射频调试、软件协议测试、吞吐量测试、语音测试、功耗测试、电磁兼容、杂散测试、人体辐射测试、无线电型号核准测试等。

从硬件方面，用户可以基于目前已有的CMW500，升级CMX500实现5G非独立组网和独立组网，Sub6G和毫米波，硬件性能和软件协议等不同范畴的测试。在软件方面，CMX500通过创新性的CMSquare软件架构将所有的应用同步到一个框架下面，满足软件测试、硬件测试、功能测试等各种不同的测试需求。

另外，CMW500+CMX500的方案不仅可以支持5G测试，未来还会基于这个方案支持5G的演进技术，例如5G-V2X，并且可以兼容2G、3G、4G、Wi-Fi 6、BT5、LTE-V2X等传统技术的演进，满足客户对于终端产品测试的全面需求。

值得一提的是由于毫米波终端产品设计上的巨大变化，传统的在8GHz以下的传导测试已经不复存在，所以针对毫米波测试需要在毫米波Chamber上进行测试，而Chamber的质量和测试方法也对测试结果产生了巨大的影响，R&S公司推出了适合认证，研发，生产的三款毫米波Chamber：ATS1800C、ATS800和CMQ500，可以满足毫米波终端在整个生命周期的在各个阶段的需求。

·5G Sub6G和毫米波终端生产测试方案

R&S公司现有的CMW100产线测试仪已经支持Sub 6GHz 5G NR 的校准和验证，并且支持所有5G芯片平台的工具。该解决方案完全支持2G、3G、4G、5G蜂窝技术以及最新的Wifi6，BT5技术，是一台理想的产线非信令多端口全制式测试仪表。R&S公司推出的R&S CMPQ毫米波测试方案，包括毫米波综测仪CMP200，变频器CMPHEAD和毫米波的屏蔽箱CMQ200以及测试附件，提供产线和研发段的毫米波设备测试的Turn-Key方案。

·5G终端认证测试方案

5G终端认证测试主要包括一致性认证测试和运营商准入测试两个部分。

对于一致性认证测试，主要包括射频一致性测试，无线资源管理一致性测试，协议一致性测试，定位测试以及机卡一致性测试五大部分。全球范围内终端一致性认证组织有全球认证论坛GCF和个人通信服务型号认证评估委员会PTCRB,GCF的认证测试报告被欧洲，中国运营商所接受。PTCRB由CTIA发起，主要服务于北美和部分南美运营商。

运营商准入测试即运营商定制测试，可以基于运营商特定的网络部署自定义测试用例，赋予了运营商更多的主动性和灵活性。主要包括协议准入测试，最大速率准入测试，功耗准入测试，IMS和融合通信RCS准入测试，音频和视频质量准入测试等，美国和日本等运营商还有紧急呼叫以及定位相关的测试。

R&S公司作为全球领先的测试与测量仪表厂家，长期致力于提供完整的一致性和运营商准入测试解决方案。基于R&S®CMX500综合测试仪的5G NR测试方案广泛应用于全球认证实验室，运营商，终端和芯片厂家。

5G网络覆盖测试

随着5G基站的规模部署，外场的无线环境越来越复杂，网络质量的评估显得尤为重要，R&S公司推出了5G扫频仪TSME6、TSMA6，它不仅能测试5G的网络覆盖性能，还能测试5G Beam级别的功率，信噪比等参数。一台设备可以同时测试2G、3G、4G、5G网络测试。这对网络性能评估特别是最新的5G NR网络性能评估起到了关键作用。另外，5G-NR扫频仪TSME6/TSMA6在重叠覆盖、弱覆盖、无覆盖、基站失步、模三干扰、模六干扰等特定问题检测中，起到了不可替代的作用。

对于高空测试，TSMA6搭载无人机方案可以解决高空覆盖问题，结合无人机高精度的GPS，还可以在Beam的辐射方向，天线的方向图，外场OTA等测试发挥独有的优势。另外在5G基站和卫星干扰查找中，TSME6/TSMA6的优秀表现获得网络优化的青睐。除此之外，R&S公司还推出测试手机Android软件QualiPoc, 它在吞吐量测试，交互性测试方面对5G性能评估起到了关键作用。在自动干扰查找定位方面，R&S公司的MNT100一直是业界的标杆，它可以自动的对干扰源定位，使干扰的定位变得简单可行。

总结

本文介绍了5G NR标准化状态以及业界遇到的测试测量挑战，同时详细讨论了基于R&S矢量信号发生器SMW，矢量信号分析仪FSW，矢量网络分析仪ZNA/ZNBT，5G综测仪CMX等仪表，覆盖5G研发/生产/网络覆盖/认证等各个方面，R&S公司力争为5G技术的发展提供最完整和优质的测试方案。