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No está claro el camino para construir un escenario de prueba económico y factible de transmisión aérea 5G (ota). Debido a la enorme presión sobre el desarrollo de estándares 5g, el despliegue de redes y la fabricación de equipos, todavía no podemos resolver los problemas prácticos relacionados a través del sistema de prueba OTA 5g. Este artículo discute algunos de los desafíos que enfrentan y discute algunas posibles soluciones. La nueva tecnología de radio (nr, New radio) se ha convertido en un paquete de soluciones para todas las necesidades actuales de comunicación inalámbrica, incluyendo lograr un alto rendimiento, baja latencia y mejorar la calidad del servicio (calidad del servicio, calidad del servicio) de los usuarios finales.) Y la calidad de la experiencia (qoe, calidad de la experiencia). La tarea principal es satisfacer el crecimiento exponencial de la capacidad de usuario y servicio en las comunicaciones móviles de banda ancha. El tráfico mundial de comunicaciones móviles se disparará de 7.201 gigabytes mensuales en 2016 a unos 48.270 gigabytes mensuales en 2021, con una tasa de crecimiento del 670%. 1 se espera que el nr también se utilice para procesar un gran número de dispositivos conectados a redes ip, que serán aproximadamente el triple de la población mundial en 2021 (también aumentó de 2,3 dispositivos de red per cápita en 2016 a 3,5 dispositivos de red per cápita en 2021). Las funciones clave del 5G también incluyen un 99999% de disponibilidad perceptiva y superfiabilidad, lo que aumenta la complejidad.
En un proceso en el que las empresas compiten para lograr crecimiento, conectividad, disponibilidad y fiabilidad, 3gpp y CTIA se han convertido en una organización de establecimiento de estándares que permite a las nuevas tecnologías realizar pruebas OTA completas antes de un despliegue masivo. Sobre la base de la experiencia pasada en la estandarización de pruebas de OTA 4g, la pregunta clave es qué se puede lograr con el proceso de estandarización de pruebas de OTA basado en el consenso y cómo usarlo para resolver los desafíos prácticos en el despliegue y operación de 5g. Con la aparición de nuevos conceptos 5g, como la tecnología mimo, la formación de haces y las bandas de onda milimétrica ampliamente utilizadas, las pruebas OTA 5G se han convertido en el mayor desafío de la industria de las comunicaciones inalámbricas en la última década y un hito clave en el éxito del despliegue y operación 5g.
Método de prueba OTA 5G
El Protocolo 3gpp tr 38.810 discute la configuración de antena de tres equipos 5G probados (dut, equipos probados) y varios métodos de prueba OTA 5g, que se resumen en la tabla 1. Entre ellos, el método de Cámara de reverberación (rc) es muy adecuado para medir los indicadores clave de rendimiento isotrópico (kpi), especialmente la sensibilidad total a la radiación (tis) y las emisiones dispersas. Los resultados de estudios recientes han logrado la capacidad de realizar mediciones direccionales a través de la inversión de tiempo o el efecto de reconocimiento Doppler 2, como se muestra en la figura 1. Al mismo tiempo, se están desarrollando algunos nuevos usos de la Sala de reverberación para pruebas OTA 5g, especialmente para dispositivos 3 en entornos de canales direccionales y pruebas OTA en tiempo real de rendimiento y retraso. El método de Cámara de reverberación tiene algunos efectos positivos en las pruebas 5G no independientes (nsa, no independientes) y OTA independientes (sa, independientes). Por ejemplo, cuando se utiliza para resolver necesidades complejas de múltiples portadores, se reduce considerablemente en comparación con otras soluciones. Costos de instalación. Aunque el complejo sistema multipath implica que puede perderse alguna información espacial, esto es suficiente para compensar el retraso y el rendimiento total del rendimiento en la simulación isotrópica tridimensional. Después de todo, este último es lo que los usuarios pueden percibir dentro de un horario razonable. Pertenece Sin embargo, 5G OTA ha avanzado poco en la aplicación del método de Cámara de reverberación a la simulación de modelos de canales 5G isotrópicos. Al mismo tiempo, debido a la falta de un fuerte soporte en 3gpp para el método de Cámara de reverberación, todavía no es un método de prueba estandarizado 5g.
La expansión del multihaz sin eco (mpac) al 5G implica la necesidad de introducir modelos de canales 3D y ondas milimétricas, lo que aumenta considerablemente la complejidad y el número de puertos de detectores y simuladores de canales de soporte necesarios, lo que afecta en gran medida a las zonas de tranquilidad ya reducidas, por lo que el esquema carece de viabilidad. Aunque algunos investigadores han propuesto algunas variantes de zonificación de métodos simplificados de múltiples sondas, necesitan operar en campos lejanos. Este requisito adicional limita al menos la aplicación del método multipropósito en la banda de ondas milimétricas 5G ota. La inclusión de dos niveles de radiación (rts) en el proceso estandarizado de pruebas de OTA 5G se ha beneficiado de una clara coordinación del método multipropósito que utiliza siete dispositivos 4G LTE FDD en un solo modo OTA mimo de portador único 2 * 2. sin embargo, las características de antena del "cable inalámbrico" del dispositivo probado no están claras y estas características deben medirse antes de que se pueda aplicar el método. Además, el método de dos pasos no puede soportar temporalmente que los dispositivos de usuario 5G (ue, dispositivos de usuario) utilicen la función de prueba de bloqueo de haz (ubf), que es claramente el factor restrictivo de la prueba OTA estándar. Por otro lado, el tamaño eléctrico del dispositivo medido solo se ve afectado por el tamaño de la Sala de prueba.
Con la ayuda de un reflector, el método de rango de prueba de antena compacta de campo lejano indirecto (iff) (catr) puede crear campos de ondas planas en espacios más pequeños que el método de campo lejano directo (dff). Parece muy adecuado para la prueba OTA de ondas milimétricas 5g, pero no puede proporcionar diferentes bandas de frecuencia. Sobre la base de la situación actual, el Comité de CTIA decidió recientemente tener especialmente en cuenta la Ley IFF al redactar la versión 4 del programa de pruebas OTA de ondas milimétricas CTIA 5G nsa, que se publicará en el segundo trimestre de 2019. el método de campo cercano a campo lejano (nftf) utiliza transformaciones matemáticas para escanear desde el modo de campo cercano para determinar el KPI de campo lejano. El método nftf tiene defectos al probar el equipo en funcionamiento real. Inicialmente, el sistema de prueba nftf se utilizó para medir la Potencia de radiación isotrópica equivalente (eirp, potencia de emisión isotrópica equivalente) y la Potencia de radiación total (trp, potencia de radiación total). El método dff necesita conocer la distancia de campo lejano de fraunhofer, que es imposible en la banda de ondas milimétricas teniendo en cuenta los requisitos de espacio y costo y el presupuesto del enlace. Como se puede ver en la imagen, 2 a medida que aumenta el tamaño de la matriz, el rango de campo lejano de un grupo de matrices n * n con intervalos de media longitud de onda también aumenta significativamente. Sin embargo, las aplicaciones híbridas de dff pueden ser muy útiles para la banda 5G Sub - 6ghz, ya que otros métodos exponen deficiencias a una frecuencia tan baja. Obviamente, actualmente no hay un método OTA que pueda resolver todos los desafíos que enfrentan las pruebas 5g. Para hacer frente a muchos de los problemas que enfrenta 5G ota, algunas empresas e instituciones han pedido el desarrollo de métodos de prueba nuevos o híbridos para responder eficazmente a estos problemas. El sistema de prueba catr + dff + SNF 5G OTA lanzado recientemente es una buena opción, como se muestra en la figura 3. El diseño de reflector especial optimizado puede cubrir áreas de ondas milimétricas (banda fr2) y algunas áreas de sub6ghz (banda fr1), y la torre híbrida dff / SNF garantiza pruebas simultáneas de fr1 + FR2 ota. El desafío de las pruebas de OTA 5G es que los conjuntos de antenas totalmente integrados, a diferencia de las generaciones anteriores, los dispositivos de usuario 5G no solo están llenos de antenas densas, como se muestra en la figura 4, sino que no están conectados a otros puertos de radiofrecuencia debido a su pequeño tamaño y alta frecuencia intermedia en algunas bandas de frecuencia. Probar una matriz de antenas sin conectores es obviamente un problema difícil y requiere que hagamos pruebas y calibraciones de radiofrecuencia OTA en un entorno estrictamente controlado. Además de las pruebas de rendimiento de la señal y las mediciones de potencia, generalmente se requiere una calibración de fase entre enlaces. El posible acoplamiento y limitación de la forma del sujeto de prueba hace que la calibración coherente de cada enlace de radiofrecuencia no forme necesariamente el haz óptimo. La conversión hacia arriba y hacia abajo de la banda de ondas milimétricas también complica el equipo de detección.
