5G 架构与测试方案研究

(Centre Unit)/DU(Distributed Unit)分
的高层协议处理(P D C P/
成为独立的逻辑单元集中
(M A C/P H Y)仍保留在站点分布式处理。引入该架构有利于实现多连接、高低频协作功能,简化切换流程,同时便于未来网络平台开放,但实际部署也面临网元接口增加导致的运维复杂化、CU集中单
钢套箱元的部署位置与业务时延要求的折中等挑战。目前标准化正在进一步研究中,后续可根据网络实际需求选
(2)室内架构
对于室内站,无法像宏站那样采用大量通道数,通道数应该不大于4通道。有可能采用以下三种架构,三种架构的选择需要考虑部署的难易度和成本差异。室内站架构如图1所示:
图1    室内站架构
目前工业和信息化部已经公开征集在毫米波频段规划第五代国际移动通信系统使用频率的意见,其中
GHz—27.5 GHz和37 GHz—42.5 GHz。毫米波设备目前多数厂家处于原型样机阶段,频点的选择也集中在这两个频段,目前主流的架构有两种:Hybird架构和透镜架构。
剖分式骨架油封(1)Hybird架构
Hybird架构的本质是在数字域和模拟域共同完成赋形。如图2所示,整个可以由4 panel构成,可以单panel独立工作,也可以4 panel联合工作。每panel 对应少量的数字通道2、4、8和大量的模拟通道。数字通道数量有限,模拟通道远大于模拟通道数量,模拟赋形针对全频带进行,无法区分不同的RB、广播与业务、同一RB的不同流。当panel独立工作时,赋形功能主要由模拟部分部分完成。当多panel联合赋形,赋形功能由数字和模拟域共同完成,可支持多波束,赋形能力由数字通道数和panel的数量和排列方式决定。
对于Hybird架构,主要不足有以下三点:
1)通道周期校准难以实现:因为模拟通道数量很可能过百,且分属于不同的panel,难以设计一套和低频一样的内校
准网络
。在无
法周期校准的情况下,对器件的长期稳定性提出了很高的要求,如果器件的长期稳定性无法保证,会导致赋形不精确、信号质量下降。
2)赋形精度有限:射频通道数和阵子数之间的设计问题:实现相同的EIRP,射频通道数和天线阵子数的选择需要慎重。方案一,采用高功率化合物功率放大器,可以采用相对少的天线阵子,功放压力大,3 dB波束宽度有10°左右,比较宽,对赋形精确度的容忍度比较高,但是功率放大器的长期一致性比较差。方案二,使用芯片级功放,最大输出功率有限,器件的功率放大器的长期一致性比较好,但需要更多的阵子数,实现更高的天线增益,3 dB波束宽度只有3°左右,对赋形精确度的要求很高。
3)LO的设计复杂,因为模拟通道数量过多,给本振的设计和分发带来很多困扰,采用多个本振源,
会对多panel的联合赋形效果带来影响。采用单本振源,本振的分发网络会很庞大,易于引入干扰。
(2)透镜架构
透镜架构的本质是利用透镜的汇聚作用获得天线图2    Hybird架构示意图
图3    透镜架构示意图增益,利用馈源的位置不同,实现波束的指向不同。透镜架构的模拟通道数可以和数字通道数相同,通过1分多的开关选通馈源。透镜架构赋形无需链路校准,只需要正确估计用户的位置,对应地打开馈源即可,这一特征对器件的长稳特征无特殊要求。透镜架构模拟通道数少,通道间可以共本振源。透镜架构示意图如图3所示。
透镜架构可以解决很多Hybird架构难以解决的问题,但是此架构也有自身的不足:
1)模拟通道数少,功率放大器后面需要加入馈源开关,为了获得相同的EIRP,对功放的输出功率要求高于Hybird架构。
2)目前透镜的加工工艺并不是很成熟,体积大、价格贵。
3)透镜架构即使在信道环境允许的条件下,也难以实现单用户多流,可实现单用户两流。
2.3  小结
目前3.5 G产品的架构比较明朗,实现难度小,更多的是具体架构基于应用场景性价比的选择;高频段设备在产品架构实现上还有很多难题需要解决,需要不断地深入研究和技术突破。
3  5G 测试方案
3.1  OTA 指标的研究
随着收发通道数量的需求增多,低频段、一体化形态会逐渐成为主流。高频段、RRU和天线会呈现高度集成的形态,射频指标将不再局限于传统的传导指标,OTA(Over The Air,空中下载)指
标成为5G 性能指标的演进于传导指标,所有的传导指标
射频通道定义的,O T A 指标是定义的。
(1)EIRP
产生的辐射发射功率采用EIRP(有效全向辐射功率)作为OTA辐射指标,用于考察设备的波束最大能量辐射能力。EIRP可由设备厂家进行宣称,在宣称EIRP的支持值的同时也需要宣称波束的位置和波束带宽。
为了对每个波束进行EIRP一致性测试,设备厂家需要宣称参考波束峰值方向和4个最大控制方向的5个EIRP值。如图4所示,参考波束峰值方向和4个最大波束峰值方向共有5个测试点,可用于EIRP的一致性测试。
图4    EIS测试点示意图
测试方式有以下两种方式:
方式一:直接在厂家宣称的方向上进行测试,机械安装上的误差和波束赋形的误差都会带来测试误差(如图4所示,黑点代表宣称位置,彩点代表实际
位置)。
方式二:在厂家宣称的方向及其一角度内进行多点测试,到最大值,认定为E I R P ,这种做法可以误差,同时也消除了赋形方向不准带来的误差,而赋形方向的准确性本身是设备应该具备的能力,不应该被消除。
(2)ACLR
O T A  A C L R 指标和
信道输出功率和邻道无用信号的的输出功率,邻道的总辐射功率吞吐量有更大的影响。对于O T A 虑空间的总辐射功率情况,其定    (1)
()(
111
00
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()sin
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θϕθ
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碱性锌锰电池
(2)
是有用信号的EIR P ;p 1和p 2代表两个不同()(
111
00
e e M e p e n e m m EIRP EI
θϕ−−=+∑,,,,))()sin e n e m e n θϕθ,,,,())
()sin e n e m e n θϕθ,,,,          (3)
自动检票机
是邻道信号的EIRP ;p 1和p 2代表两个不同ALCR的指标测试需要兼顾测试栅格和测试时间综合考虑,目前对于5G NR OTA ALCR的测试方中,对于M I M O 产品,波束赋形后绝大部分能量都会集中在某一方向上,如果能够获得集中绝大部分能量的方向角度,且邻道的能量在相同的方向角度范围内也集中了绝大部分能量,便可以将ACLR的考察范围确定在一定的方向角度范围内,这也是减少测试时间的一种方案。
标是由厂家宣称E V M 方向范围,EVM的宣称范围内满足EVM的性能指EVM的一致性测试,需要保证在最大控中心都满足E V M 的性能测试。O T A EVM的一致性测试范围如图5所示。
义的E V M 的测试点和E I R P 基本一致,是某一方向的点指标,对于EVM来说,本文认为有必要关注EVM范围中心和宣称最大控制方向的波束3B带宽内的指标,以保证用户不在波束发现方向时,仍能获得符合指标的信号质量。
(4)EIS
划线仪
O T A 的灵敏度指标采用有效进行定义,用于考察设备的极限接收能力。EIS是基于
宣称的一个或多个宣称O T A 灵围,如果没有OSDD目标重定向功能,其OSDD的宣称范围可如图
6所示:
城市轨道交通控制
图6    EIS测试点示意图1
如果系统具有目标重定向功能,可宣称更多范围的OSDD灵敏度范围。如图7所示,有五个方向的到达角范围。
所以,EIS指标和EIRP指标相比,EIS是宣称方向的宣称范围内的指标,而EIRP仅是宣称方向的指标。EIS的测量是非常耗时的,在每个测试点都需要通过迭代测量获得EIS的值。
(5)OTA参考灵敏度
目前的O T A 参考灵敏度指标进行讨论,用于考察设备的抗阻塞接收能力,其定义的O T A 灵敏度是基于和非A A S 图5    EVM测试点示意图

本文发布于:2024-09-22 05:28:38,感谢您对本站的认可!

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标签:架构   通道   赋形   方向   需要   指标   测试
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