测试 5G 新空口设备
手册
掌握 5G 新空口的复杂性，加快您的 5G 设计
随着 5G 新空口（NR）初始标准获得 3GPP 批准以及第一批芯片组的发布，为了设计和交付能够满足 5G 严苛要求的高质量设备，角逐大赛已经开展的如火如荼。5G NR 采用新技术，通过灵活的新参数集、更复杂的波形和信道编码技术、扩展到毫米波的频率、更宽的信道带宽以及先进的多天线接入方案，将会实现更大的性能提升。这些新技术的组合极大提升了设计与测试的复杂性。本应用手册 介绍了测试 5G NR 芯片组、元器件及设备的新方法和新技术，旨在帮助您加速进行 5G NR 设计。
5G NR 测试应用
- 测试 5G NR 数据吞吐量
- 5G NR OTA 波束赋形功能测试
- 毫米波 5G NR 设备和系统的 OTA 测试
测试 5G NR 数据吞吐量
5G NR 将会需要更快的数据速率以支持增强型移动宽带（eMBB）使用场景，例如UHD 视频流、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）。随着移动运营商快速推进其 5G 部署计划，芯片组和设备制造商也必须加快他们的开发进度，包括确定如何更有效地测试 5G NR 数据吞吐量。5G eMBB（增强型移动宽带）用例的目标是：下行链路（DL）数据速率达到 20 Gbps，上行链路（UL）数据速率达到 10 Gbps。为实现该目标，除了使用 sub-6 GHz 频率以外，5G NR 还会使用更高频率的毫米波频谱。LTE 的工作频率最高可至 6 GHz，而最高可达 52.6 GHz 的毫米波工作频段也在 5G NR Release-15 中获得了批准。
5G NR 引入了新的帧结构和波束赋形访问程序，因而增大了设计的复杂度和难度、并且增加了功能原型的测试步骤。测试 5G NR 设备吞吐量面临的挑战包括：
- 配置 5G NR 帧结构以获得更高吞吐量
- 配置 5G NR 设备以进行最佳测量并报告测量结果链路自适应
- 在毫米波频率优化 5G NR 波束赋形性能
5G NR 帧结构。5G NR 引入了灵活的新参数集，用以扩展子载波间隔。可扩展的时隙持续时间使我们能够根据不同的业务级别对子载波进行优化，从而平衡吞吐量、延迟和可靠性。子载波间隔规定为 2µ x 15 kHz。15、30 和 60kHz 子载波间隔用于较低频带，60、120 和 240kHz 子载波间隔用于较高频带。图 1 可见，随着频率的增加，时隙持续时间开始缩短，TTI（发射时间间隔）减小，这就为工作频带和信道特征优化了子载波间隔。
在 TDD（时分双工）频带中，5G NR 还支持动态 TDD，可让网络动态地将每个时隙分配为下行链路或上行链路。这样能够更高效地使用频谱。通过使用动态 TDD，网络可以根据网络、设备及所提供业务的特定流量要求，来决定应该为 DL 或 UL 分配更多还是更少的资源。在测试 5G NR 设备吞吐量时，至关重要的是要能访问较低层级的帧结构，以便配置和测试最大吞吐量。
毫米波频率内的波束赋形能力。波束赋形有利于降低更高频率内的传播损耗和穿透损耗。波束赋形通过定向辐射波束实现了更高的信噪比（SNR）；定向辐射波束有助于提供额外的天线增益。5G NR 规范对波束赋形的下列新程序进行了定义：
- 波束采集和跟踪
- 波束优化
- 波束反馈
- 波束切换
5G 吞吐量测试解决方案
可以利用网络仿真器来仿真第 1 层（PHY）、第 2 层（MAC/RLC/PDCP） 和第 3 层（RRC/NAS），以便创建数据吞吐量测试。1在测试配置示例中（图 3），我们使用 Keysight 5G 协议研发工具套件建立了测试和配置脚本等元素。另外还指定了同步和参考信号的功率电平、波束赋形和用以发射和接收控制信息及数据的资源块。使用一个脚本评测数据吞吐量；使用集成的实时迹线来显示测试进度（包括被发送和接收的第 3 层协议消息）。通过启用动态控制点，测试工程师可以实时修改参数。
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