重新定义 5G新空口路测

5G NR 的部署范围主要是在 3.5 GHz 和 28~29 GHz 频段。由于这两个频率范围从未用于蜂窝网络，因此无线接入技术和网络架构都要做出相应改变。为了提高这些新频段的网络容量和数据吞吐量，将会用到具有波束赋形功能的大规模 MIMO（mMIMO）技术。然而在使用这些技术时，无线接入需要从蜂窝覆盖转向波束覆盖，意味着 4G 无线接入网（RAN）将会出现重大改变。

随着 5G 无线接入从 蜂窝覆盖转向波束覆 盖，为了验证 5G 可能 出现的许多不同类型 的服务，同样需要对 现场测试进行演进。

主要挑战：

• 使用大规模 MIMO 和 波束控制时，对网络 性能进行现场测试
• 针对新的网络配置进 行 QoE 测试

5G NR 还引入了灵活的空中接口，用以支持 5G 可能出现的大量不同类型的服务。回程基础设施必须足够灵活，以应对不同类型的设备和流量负载。许多运营商都在转向采用软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）。分布式云、网络切片和自优化网络（SON）是关键的支持技术。这些技术有助于使网络体系结构和管理面虚拟化，以创造更强的通信能力。但是，这也意味着需要使用新的测试方法来优化各种 5G 应用的体验质量（QoE）。

5G NR 的波束覆盖

5G NR 网络覆盖的测量方法与 LTE 不同。5G NR 使用不同形式的 MIMO 和波束控制来提高性能，从而实现基于波束而非基于蜂窝的覆盖。mMIMO 的频率范围是在 6 GHz 以下，将会大量使用基站中配置为多用户 MIMO（MU-MIMO）的天线。MU-MIMO 系统会利用与基站相同的时频资源来发送大量数据流。天线的大量使用可以提高 MU-MIMO 的性能，增加总的蜂窝容量。使用 MIMO 和波束赋形时，我们无法获得用于测量蜂窝覆盖的蜂窝级参考信道。但是，每个蜂窝具有一个或多个同步信号块（SSB）波束，如图 1 所示。每个蜂窝的SSB 波束数量在 4 到 64 之间，具体取决于频率范围。SSB 波束可以是静态或半静态的，并且总是指向相同的方向。它们形成了覆盖整个蜂窝区域的波束网格。用户设备（UE）会搜索并测量波束，然后保留一组候选波束。候选波束组可以包含来自多个蜂窝的波束。关键的量测值包括每个波束的 SS-RSRP（参考信号接收功率），SS-RSRQ（参考信号接收质量）和 SS-SINR（信号与干扰加噪声比）。在现场测量中，我们可以通过扫描接收机和测试UE来获得这些数据。

蜂窝的不同 SSB 波束会在不同时间进行发送，所以在 SSB 波束之间不会出现蜂窝内干扰。因此，即使在同一个蜂窝中有主导波束，扫描接收机也能够检测到极弱的 SSB 波束。通常，空中参考信号的数量会增加。例如，在 LTE 网络覆盖较差的地方，扫描仪或测试 UE 可以检测到来自 6 个不同蜂窝的参考信号。如果是 5G NR 网络，该设备则可以为这 6 个蜂窝每个检测 6 个波束，总共获得 36 个参考信号。

现场测试 mMIMO 的性能

mMIMO 是 6 GHz 以下 5G NR 蜂窝容量的特性。mMIMO 的实施性能会在很大程度上影响 5G NR 网络的系统容量。这是一个有助于网络设备制造商从竞争对手中脱颖而出的关键指标。供应商在选择和验收网络的过程中，验证 mMIMO 的现场性能至关重要。当多个 UE 同时生成下行链路流量时，可以实现 mMIMO 容量增益。有很多变量会影响 mMIMO 的实际增益。

UE 的空间分布会产生很大的影响。理想情况下，UE 应该分散在整个蜂窝区域。如果所有用户都在同一位置，则无法将其一一隔离为不同的非重叠波束。水平和垂直维度中gNB（5G nodeB 或基站）天线面板中的天线数量不一样，因此导致 UE 间最小可接受的水平和垂直空间间隔也不尽相同。每个用户的信噪比（SNR）以及多径传播曲线都会影响性能的发挥。每隔 1ms（时隙），gNB 会调度并决定是否使用 MU-MIMO。

测试 mMIMO 的容量增益时，需要在蜂窝区域中布置多个测试 UE，每个测试 UE 会主动针对测试服务器同步执行批量数据传输。设置测试时，关键要确保核心网络和后端服务器具有足够的带宽，使无线接口成为测试期间唯一的带宽瓶颈。可以在测试中使用多线程数据下载，以消除传输控制协议（TCP）流控制的负面影响。不同的测试场景包括：使用彼此靠近的 UE 来测试它们之间的空间分离阈值（其中 mMIMO 仍可提供 UE增益）；使用垂直分布的 UE（例如，高层建筑的每一层）进行测试；使用水平分布的UE进行测试；测试具有复杂多径传播环境的视距 UE 与非视距 UE；测试蜂窝边缘与蜂窝中心；测试移动的 UE；或者对上述情况的任意组合进行测试。

测量解决方案中的现场测试单元可以包括扫描仪、单个 UE 终端以及 PC 控制的机箱（它可以安装多个测试 UE，用于执行路测或步测，见图 2）。测试解决方案应该能够实时监控数据，或将捕获的数据带回实验室进行后期处理。利用数据后处理可以进行更深入的分析，以便发现测试盲点、导频污染、溢出及其他覆盖问题。通过后期处理，还可以计算其他的蜂窝级关键性能指标（KPI），如蜂窝吞吐量。

基于扫描仪和基于 UE 的现场测量

进行 5G NR 现场测试时，扫描仪和测试 UE 都会被用到。在传统系统中，扫描仪是测量覆盖的最佳工具，因为它可以在一个实例中测量来自所有网络的所有蜂窝。扫描仪负责扫描网络，并且能够测试带内和带外干扰。UE 需要绑定运营商，但不一定必须测量所有的技术或载波，因为它受限于网络中定义的邻居列表。这在 5G NR 中也是同理。扫描仪能够测量 SSB（PSS，SSS 和 PBCH 块）波束，这是 5G NR 网络的基本覆盖测量。

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