Оперативность, качество, доступные цены!
info@smart-sps.ru

Москва, ул. 6-я Радиальная, д.9​

Новые задачи тестирования базовых станций 5G NR (Часть 2)

5G (NR) развертывается по всему миру, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных и беспрецедентную надежность беспроводной связи. Поэтому появился запрос на новые методы тестирования, способное определить соответствие базовых станций заявленным требованиям.

Тестирование на соответствие является важной частью жизненного цикла базовой станции, которое требует хорошего понимания спецификаций проекта партнерства третьего поколения (3GPP). При инвестициях в сетевую инфраструктуру в размере 40 миллиардов долларов в год операторы мобильных сетей (MNO) должны обеспечить соответствие базовых станций, которые они выбирают для внедрения в своих сетях, стандартам 5G.

Развитие технологий еще больше повышает важность проверки соответствия для базовых станций. 5G открывает ящик Пандоры из-за отсутствия антенных разъемов с модулями 5G миллиметрового диапазона (mmWave). Беспроводное (OTA) тестирование создает множество проблем инженерам (R&D), интеграции и верификации производителей сетевого оборудования (NEM) и операторам мобильной связи, работающих с небольшими сотами, макросотами и открытой сетью радиодоступа (O-RAN) компоненты.

Для тестирования приемника базовой станции требуется генератор сигналов, обеспечивающий эталонный сигнал метрологического уровня. Для некоторых тестов требуется несколько сигналов разной частоты и амплитуды. Это относится к тестам на интермодуляцию и блокировку, цель которых состоит в том, чтобы определить, может ли приемник правильно демодулировать "полезный" сигнал очень низкой мощности в присутствии блокирующего сигнала (ов) гораздо большей мощности с определенными частотными отношениями к полезному сигналу ( Рисунок 3 ). Обычно для этого требуются два генератора сигналов из-за большого динамического диапазона между полезными и мешающими сигналами и объединения этих сигналов на РЧ. Каждый порт базовой станции тестируется отдельно от других.

Рис. 3 При тестировании на интермодуляцию приемника в испытательной установке используются несколько источников для генерации сигналов помех

Однако для проверки побочных излучений приемника требуется другая установка. Он подключает анализатор спектра к порту приема базовой станции, чтобы измерить излучение из порта приемника и убедиться, что они находятся на уровне, заданном 3GPP.

Когда дело доходит до тестирования характеристик приемника, испытательная установка может быть намного сложнее, чем для характеристик передатчика и приемника. Самая сложная конфигурация - для тестового примера PUSCH. Установка стимулирует все порты базовой станции одновременно, чтобы гарантировать, что базовая станция может восстанавливать сильно замирающие сигналы с очень низким отношением сигнал-шум (SNR), которые моделируются путем добавления аддитивного белого гауссовского шума (AWGN).

Этот тест также сложен, потому что базовой станции необходимо демодулировать каждый блок передаваемых данных и обеспечить обратную связь гибридного автоматического запроса на повторение (HARQ) на тестовое оборудование, но для этого нет стандартного интерфейса. Кроме того, для обеспечения согласованности между испытательным оборудованием и базовой станцией для установки необходимы опорный сигнал и запуск по кадру. Для некоторых из этих тестов также требуются двухуровневые пространственно мультиплексированные сигналы с множественным входом / множеством выходов (MIMO).

Излучение тестирования рождает проблемы

Излучательное тестирование выводит проверку соответствия базовой станции на совершенно новый уровень, помещая базовую станцию ​​в камеру и заменяя кабели антеннами. Антенна зонда, принимающая сигнал, должна располагаться достаточно далеко от базовой станции для выполнения измерений в дальней зоне, где излучаемая волна становится плоской. Измерения, выполненные слишком близко, могут вызвать неточности по разным причинам. В результате испытательная камера может стать довольно большой в зависимости от размера антенны и частоты.

Например, для антенны размером 15 см на частоте 28 ГГц необходимо, чтобы расстояние между базовой станцией и пробной антенной составляло не менее 4,2 м, чтобы рассматривать ее в дальней зоне ( рисунок 4 ). Потери на трассе - еще одна проблема для миллиметровых волн. Это намного выше, чем в FR1. Потери возникают на расстоянии между базовой станцией и пробной антенной, и возникают дополнительные потери в кабеле от пробной антенны до анализатора спектра, с которыми приходится бороться.

Рис. 4. Для 15-сантиметровой антенны на частоте 28 ГГц требуется 4,2 м между базовой станцией и пробной антенной. При установке общие потери сигнала составляют 79 дБ, включая потери OTA 73 дБ и потери в кабеле 6 дБ.

Испытания на излучение для определенных аспектов, таких как выходная мощность и ACPR, также вносят новый поворот в тестирование соответствия базовой станции. Полная излучаемая мощность (TRP) включает измерения со всех возможных направлений. Базовая станция, установленная на позиционере, вращается по всем азимутам и высотам, что создает необходимость в тысячах измерений. 3GPP предоставляет ряд измерительных сеток для возможных способов выполнения измерения TRP. Некоторые методы лучше подходят для конкретных измерений, однако 3GPP не требует определенного шаблона сетки для каких-либо измерений. В конечном итоге обеспечение соответствия спецификации 3GPP зависит от поставщика.

Испытание внеполосных побочных излучений особенно сложно выполнить в эфире, поскольку испытательная установка должна охватывать широкий диапазон частот от 30 МГц до 60 ГГц или второй гармоники, в зависимости от того, какая из них ниже, в случае устройств FR2. Анализаторы спектра могут легко покрыть этот частотный диапазон, но вы не найдете пробную антенну, которая покрывала бы весь диапазон с подходящей диаграммой направленности и коэффициентом усиления, что потребовало бы использования многополосных пробных антенн и, следовательно, некоторого вида матрицы переключения. Матрицы переключения увеличивают потери между антеннами и анализатором, что требует использования малошумящих усилителей (LNA). Для тестирования побочных излучений OOB также необходимы фильтры для улавливания побочных сигналов низкого уровня. Использование всех этих компонентов усложняет испытательную установку, увеличивая потребность в калибровке.

Несмотря на сложность, эти проблемы не являются непреодолимыми. Решения существуют, но не существует универсального решения из-за различных типов базовых станций 5G. На рисунке 5 представлена ​​схема наиболее сложного варианта решения для проверки соответствия базовой станции OTA. Решение охватывает все тестовые случаи 3GPP в главах 6, 7 и 8 и использует декларации производителя для определения конфигурации для каждого теста. Он имеет интерфейсы для связи с генераторами сигналов и анализаторами сигналов, а также интерфейсы прикладного программирования (API) для связи с тестируемой базовой станцией.

Рис. 5. Архитектура теста на соответствие для тестового примера OTA намного сложнее, чем для проводимых тестов

Упрощение тестирования базовых станций 5G на соответствие

Появились новые типы базовых станций, которые обещают 5G, включая новые тесты на соответствие, как подробно описано в спецификациях 3GPP. Для различных тестовых случаев требуются разные конфигурации, начиная от простых кондуктивных настроек с базовой станцией, кабелями и анализатором спектра и заканчивая более сложными конфигурациями для тестирования производительности приемника и тестовых сценариев OTA. Решения, которые облегчают интерпретацию спецификаций 3GPP, упрощают настройку тестирования и автоматически создают планы тестирования, помогают быстрее преодолевать эти проблемы.

Источник www.edn.com