通过5G NR基站发射机测试保持合规性：第1部分

随着标准的不断发展，测试解决方案必须支持更高的频率、更宽的带宽和新的物理层功能。得益于 5G 带来的更快、更可靠和近乎即时的连接，各种创新和全面的移动无线通信应用改善了我们的日常生活。为确保基站兑现承诺，它们现在必须通过新的一致性测试。一致性测试是基站生命周期的重要组成部分，需要深入了解第三代合作伙伴计划 (3GPP) 规范。在 5G 新无线电 (NR) 基站或用户设备 (UE) 投放市场之前，它必须通过所有必要的测试。除非产品符合 3GPP，否则它们不能部署在网络上。

在第 15 版中，包括 5G NR 以及一些用于长期演进 (LTE) 的新功能。在第 16 版中，作为 NR 演进的第一步，对 NR 进行了几项重要的新增强，以及 LTE 增强和扩展。版本 16 引入了两组特定的功能。第一套包括新的垂直领域，例如多无线接入技术 (multi-RAT)、双连接和载波聚合 (CA) 增强、工业物联网 (IIoT)、超可靠低延迟通信 (URLLC)、车对一切（V2X）。该集合包括未经许可的 NR — NR-U、NR 定位和两步随机接入信道 (RACH)。第二类是旨在增加容量和提高运营效率的功能，例如多输入多输出 (MIMO) 增强功能，
在本博客系列中，我们将讨论频率范围 (FR)1 和 FR2 基站的关键传导和辐射发射机测试、测试挑战以及最先进的行业解决方案，以应对它们以获得准确可靠的结果。在第 1 部分中，我们将讨论发射功率测试和要求。

3GPP 基站的一致性测试

3GPP 在 TS 38.141 中定义了 NR 基站的射频 (RF) 一致性测试方法和要求，涵盖传输、接收和性能测试。根据测试方法是否具有传导或辐射要求，本技术规范包括两部分。TS 38.141-1 的第 1 部分侧重于传导一致性测试，而 TS 38.141-2 的第 2 部分涵盖了根据基站类型在频率范围 (FR) 1 和 FR2 中的辐射一致性测试。表 1 总结了针对传导和辐射情况的基站一致性测试。 

基站可以通过四种方式之一进行配置，具体取决于测试是进行还是辐射，以及基站的配置。类型 1-C 是指在 FR1 上运行且对单个天线连接器有要求的 NR 基站。1-H 型 NR 基站在第一个频率范围 (FR1) 下运行，其要求在各个收发器阵列边界 (TAB) 连接器处定义，空中 (OTA) 要求在辐射接口边界 (RIB) 处定义. 两种类型的 O 基站是指在 FR1 或 FR2 上运行的 NR 基站，并且只需要满足 RIB 定义的 OTA 约束。传导测试和辐射测试之间的主要区别在于基站类型 1-H、1O 和 2O 的辐射测试。
 

表 1. Release 16 基站传导和辐射一致性测试

基站发射机的测试要求

您的信号分析仪上的 5G NR 测量应用程序应该能够测量标准规定的所需测试以及 5G NR 应用程序涵盖的测试。信道功率和占用带宽是最常见的测试，此外还有邻道泄漏比 (ACLR)、工作频段无用发射 (OBUE)、杂散发射、Tx 开/关功率、误差矢量幅度 (EVM)、频率误差和时间对齐误差 (TAE)。标准还涵盖了许多发射机特性和测试测量，例如输出功率、输出功率动态、发射开/关功率、发射信号质量、无用发射和发射机互调。

输出功率动态测量

执行输出功率测试以确定在以最大功率发射时功率输出与基站声明的值相比有多准确。图 1（左）所示的测量结果是在 100 MHz 带宽时分双工 (TDD) 信号上以信道功率测量模式获得的。门开始和停止线表示框架内用于测量功率的部分。在 100 MHz 带宽内，测得的功率为 -1.04 dBm，而传输信号为 0 dBm。电缆损耗预校准为 0.64 dB。功率精度估计为 -0.4 dB，在测试要求范围内。
 

输出功率动态是指基站以最大和最小电平发射时功率电平的差异。应该对仅承载物理数据共享信道 (PDSCH) 数据的正交频分复用 (OFDM) 符号进行测量，符号内没有任何同步信号块 (SSB) 或解调参考信号 (DMRS)。OFDM 符号发射功率限制 (OSTP) 仅针对数据符号进行测量，并且是动态功率测量的要求。

是德科技的UXA 信号分析仪和PathWave X 系列测量应用程序用于测量图 1（右）中的输出功率动态。对于基站的最大发射功率，OSTP 测量结果为 -1.02 dBm。它可以使用测试模型 3.1 进行测量，该模型可以从测试模型列表中选择。成功解调信号后，OSTP 和其他测量结果将显示在显示屏上。

测试模型 3.1 是具有 64QAM 调制的完整资源块 (RB) 分配，如多迹线显示中所示。您还可以使用带有单个 RB 的测试模型 2 信号来测量最小功率。因此，您可以计算出 25.48 dB 的功率动态，并将其与标准要求进行比较。 
 

图 1. 传导输出功率测量测试模型（左）和输出功率动态（右）示例

发射电源开启和关闭的测量

通过测试发射关闭功率，我们可以确保它在标准定义的范围内。但是，该测试仅适用于在 TDD 模式下运行的基站系统。定义是在发射关闭期间（N = SCS / 15）期间以分配的信道频率为中心，使用带宽等于基站传输带宽配置的方形滤波器过滤后测量的平均功率超过 70 / N µs，并且SCS 是以 kHz 为单位的子载波间隔。

该测试需要验证两个技术方面：一是测量发射机关闭时的功率电平，并根据通过或失败的要求进行检查。另一种是测量 TDD 信号突发的瞬态时间、上升时间和下降时间。对于传导测试，关闭功率值应小于约 -83 dBm/MHz，对于辐射测试，关闭功率值应小于 -102 dBm/MHz。

瞬态时间是发射器从关闭到开启功率电平的时间，反之亦然。在图 2 中，是德科技的 UXA 信号分析仪和 PathWave X 系列测量应用程序用于测量 5G NR 的发射关闭/开启功率和瞬态时间。在本例中，外部触发决定了突发边界。使用测试模型的框架结构，可以使用功率上升和下降来测量瞬态时间。

功率包络模板指示关闭功率的预期限制以及斜升和斜降位置。在底部的度量表中是发射功率、功率关闭、斜升和停机时间的测量值。结果以通过/失败指示器的形式显示在左上角，因此您可以将它们与定义的标准进行比较。这些限制默认设置为 3GPP 规范，但您可以修改它们以满足您的特定测试需求。
 

图 2. 传导发射开/关功率测量示例 

随着标准的发展，测试解决方案必须支持更高的频率、更宽的带宽和新的物理层特性。当您规划 5G 设计和创新的下一步时，了解标准以及它们如何影响测试对于确保成功和准确的测试至关重要。