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La voie à suivre pour construire un scénario de test de téléportation 5G (OTA) économiquement viable n’est pas encore claire. En raison de l'énorme pression sur le développement de normes 5G, le déploiement de réseaux et la fabrication d'équipements, nous n'avons pas encore été en mesure de résoudre les problèmes pratiques associés avec le système de test OTA 5G. Cet article traite de certains des défis rencontrés et examine certaines des solutions possibles. La nouvelle technologie Radio (NR, New radio) est devenue un ensemble de solutions pour répondre à tous les besoins actuels en matière de communications sans fil, y compris la réalisation d'un débit élevé, une faible latence et une amélioration de la qualité de Service (QoS, Quality of Service) pour les utilisateurs finaux. Et la qualité de l’expérience (qoe, Quality of Experience). La priorité est de répondre à la croissance exponentielle des capacités des utilisateurs et des services dans les communications mobiles à large bande. Le trafic mobile mondial passera de 7 201 go par mois en 2016 à environ 48 270 go par mois en 2021, soit une augmentation de 670%. 1 Le NR devrait également être utilisé pour traiter un grand nombre d’appareils connectés à des réseaux IP, dont le nombre sera environ trois fois supérieur à celui de la population mondiale en 2021 (passant également de 2,3 appareils réseau par habitant en 2016 à 3,5 par habitant en 2021). Les fonctionnalités clés de la 5G incluent également une disponibilité perçue de 99999% et une ultra - fiabilité, ce qui ajoute à la complexité.
Alors que les entreprises rivalisent pour la croissance, la connectivité, la disponibilité et la fiabilité, 3GPP et CTIA sont devenus une organisation de normalisation qui permet aux nouvelles technologies de faire des tests OTA complets avant leur déploiement à grande échelle. Sur la base des expériences passées en matière de normalisation des tests OTA 4G, la question clé est de savoir ce que le processus de normalisation des tests OTA basé sur le consensus peut permettre et comment il peut être utilisé pour relever les défis pratiques du déploiement et des opérations 5G. Avec l’émergence de nouveaux concepts 5G tels que la technologie MIMO, la formation de faisceaux et la bande d’ondes millimétriques largement utilisée, les tests OTA 5G sont devenus le plus grand défi auquel l’industrie des communications sans fil a été confrontée au cours de la dernière décennie et une étape clé dans la réussite du déploiement et des opérations 5G.
Méthodes de test OTA 5g
Le Protocole 3GPP tr 38.810 traite de la configuration de l'antenne et de plusieurs méthodes de test OTA 5G pour trois appareils 5G testés différents (DUT, appareils testés), comme indiqué dans le tableau 1. Parmi eux, la méthode de chambre réverbérante (RC) est idéale pour mesurer les indicateurs clés de performance (KPI) isotropes, en particulier la sensibilité totale au rayonnement (TIS) et les émissions parasites. Les résultats de recherches récentes ont atteint la capacité de réaliser des mesures directionnelles2 par inversion temporelle ou effet de reconnaissance Doppler, comme le montre la figure 1. Dans le même temps, de nouvelles utilisations de la Chambre réverbérante sont également en cours de développement pour les tests OTA 5G, en particulier l'équipement 3 dans un environnement de canal directionnel et les tests OTA en temps réel pour le débit et la latence. L'approche de la Chambre réverbérante a des effets positifs sur les tests OTA 5g non autonomes (NSA, non autonomes) et indépendants (SA, indépendants). Par exemple, lorsqu'il est utilisé pour résoudre des besoins complexes en multiporteuses, il est considérablement réduit par rapport aux autres solutions. Coût d'installation. Bien que les systèmes Multi - trajets complexes signifient que certaines informations spatiales peuvent être perdues, cela est suffisant pour compenser la latence et les performances de débit total dans les simulations isotropes 3D. Après tout, ce dernier est ce que l'utilisateur peut percevoir dans un intervalle de temps raisonnable. Appartenant à Cependant, l'OTA 5G a peu progressé dans l'application de la méthode de la Chambre réverbérante à la simulation isotrope du modèle de canal 5G. Dans le même temps, il ne s'agit pas encore d'une méthode de test normalisée pour la 5G en raison du manque de support solide de la méthode de chambre réverbérante dans le 3GPP.
L'expansion de multi - faisceaux sans écho (MPAC) vers la 5G a nécessité l'introduction de modèles de canaux 3D et d'ondes millimétriques, ce qui a considérablement augmenté la complexité et le nombre de détecteurs requis et de ports de simulateur de canal de support, ce qui a considérablement affecté les zones calmes déjà réduites, d'où Le manque de faisabilité de cette option. Bien que certains chercheurs aient proposé des variantes partitionnées de certaines méthodes multisondes simplifiées, elles nécessitent un fonctionnement en champ lointain. Cette exigence supplémentaire limite au moins l'application de la méthode multisonde dans la bande de fréquences millimétriques 5G OTA. En raison de l'harmonisation apparente de la méthode multisonde utilisant 7 dispositifs FDD 4G LTE dans un seul mode OTA MIMO 2 * 2 mono - porteuse, le rayonnement à deux niveaux (RTS) est inclus dans le processus de Test OTA 5G normalisé. Les caractéristiques de l'antenne du "câble sans fil" de l'appareil testé ne sont pas connues et doivent être mesurées à l'avance avant l'application de la méthode. De plus, l’approche en deux étapes ne prend pas temporairement en charge l’utilisation de la fonction de test de verrouillage de faisceau (ubf) par les appareils utilisateurs 5G (UE, user equipment), ce qui est clairement un facteur limitant pour les tests OTA standard. D'autre part, les dimensions électriques du dispositif testé ne sont influencées que par les dimensions de la Chambre de test.
Avec l'aide d'un réflecteur, la méthode catr (compact antenna test range) à champ lointain indirect (IFF) peut créer un champ d'ondes planes dans un espace plus petit que la méthode DFF (direct far field). Il semble parfaitement adapté aux tests OTA 5G mmwave, mais ne peut pas fournir différentes bandes de fréquences. Sur la base de la situation actuelle, le Comité CTIA a récemment décidé de tenir particulièrement compte de la loi IFF lors de la rédaction de la version 4 du programme de test OTA 5G NSa mmwave de CTIA, qui sera publié au deuxième trimestre 2019. La méthode nftf (near field to far field) utilise une transformation mathématique pour déterminer les KPI en champ lointain à partir du balayage en mode champ proche. La méthode nftf présente des défauts lors du test d'un périphérique en fonctionnement réel. Initialement, le système de test nftf a été utilisé pour mesurer la puissance rayonnée isotrope équivalente (EIRP, Equivalent isotropic Emission Power) et la puissance rayonnée totale (TRP, total radiation power). La méthode DFF nécessite de connaître la distance de champ lointain de Fraunhofer, ce qui n'est pas possible dans la bande des ondes millimétriques Compte tenu des exigences d'espace et de coût et du budget de liaison. Comme on peut le voir sur la figure 2, la gamme de champ lointain d'un ensemble de n * n matrices espacées d'une demi - longueur d'onde augmente également de manière significative à mesure que la taille de la matrice augmente. Cependant, les applications hybrides de DFF peuvent être très utiles pour la bande inférieure à 6 GHz de la 5G, car d’autres approches exposent également des inconvénients à des fréquences aussi basses. Il est clair qu’il n’existe actuellement aucune approche OTA unique qui puisse résoudre tous les défis auxquels sont confrontés les tests 5G. En réponse aux nombreux problèmes rencontrés par les OTA 5G, plusieurs entreprises et institutions ont appelé au développement de méthodes de test nouvelles ou hybrides pour répondre efficacement à ces problèmes. Le système de test Ota catr + DFF + SNF 5G récemment publié est un bon choix, comme le montre la figure 3. La conception optimisée du réflecteur spécial peut couvrir la zone d'ondes millimétriques (bande FR2) et une partie de la zone inférieure à 6 GHz (bande fr1), et la tour hybride DFF / SNF assure des tests Ota fr1 + FR2 simultanés. Les défis des tests OTA 5G sont différents des générations précédentes. Non seulement les appareils d'abonné 5G sont remplis d'antennes denses, comme le montre la figure 4, mais ils ne peuvent pas être connectés à d'autres ports RF en raison de leur petite taille et de leur fréquence élevée dans certaines bandes de fréquences. Tester un réseau d'antennes sans connecteurs est clairement un casse - tête qui nous oblige à effectuer des tests RF OTA et à effectuer des étalonnages dans un environnement strictement contrôlé. En plus des tests de performance du signal et des mesures de puissance, un étalonnage de phase entre les liaisons est généralement nécessaire. Le couplage et la limitation possibles de la forme de l'objet de test conduisent à ce que la Calibration cohérente de chaque liaison RF ne forme pas nécessairement un faisceau optimal. La conversion vers le haut et vers le bas de la bande d'ondes millimétriques complique également les dispositifs de détection.
