경제적이고 실행 가능한 5G 공중 전송 (OTA) 테스트 장면을 구축하는 경로는 아직 잘 알려지지 않았다.5G 표준의 제정, 네트워크 배치와 설비 제조가 모두 거대한 압력에 직면하고 있기 때문에, 우리는 아직 5G OTA 테스트 시스템을 통해 관련 실제 문제를 해결할 수 없다.이 문서에서는 당면한 과제에 대해 논의하고 가능한 솔루션에 대해 논의합니다. 새로운 무선 (NR, 새로운 무선) 기술은 높은 처리량, 낮은 지연 시간 및 최종 사용자의 서비스 품질(QoS, 서비스 품질) 향상을 포함하여 현재의 모든 무선 통신 요구를 충족시키는 포괄적 인 솔루션이되었습니다.그리고 체험 품질(QoE, 체험 품질).주요 임무는 모바일 광대역 통신에서 사용자와 서비스 능력의 기하급수적인 증가를 만족시키는 것이다.전 세계 이동통신량은 2016년 월 7201기가바이트에서 2021년 월 약 48270기가바이트로 670% 증가할 것으로 보인다.1 NR은 2021년 전 세계 인구의 약 3배 (2016년 1인당 2.3개에서 2021년 1인당 3.5개로 증가) 에 달하는 IP 네트워크에 연결된 대량의 장비를 처리하는 데도 사용될 것으로 예상된다.5G의 핵심 기능에는 99.999% 의 인식 가용성과 초신뢰성도 포함되어 있어 복잡성을 증가시킨다.
각 회사가 경쟁적으로 성장, 연결, 가용성 및 신뢰성을 실현하는 과정에서 3GPP와 CTIA는 새로운 기술이 대규모 배포 전에 포괄적인 OTA 테스트를 수행할 수 있도록 표준 제정 조직이 되었다.과거 4G OTA 테스트 표준화의 경험을 바탕으로 관건적인 문제는 공감대를 바탕으로 한 OTA 테스트 규범화 과정이 무엇을 실현할 수 있는지, 그리고 이를 어떻게 활용하여 5G 배치와 운영에서의 실제 도전을 해결할 수 있는지이다.MIMO 기술, 빔 성형과 광범위하게 응용되는 밀리미터파 주파수 대역 등 5G의 새로운 개념이 출현함에 따라 5G OTA 테스트는 이미 지난 10년간 무선통신 업계의 가장 큰 도전이자 5G 배치와 운영의 성공적인 실현의 관건적인 이정표가 되었다.
5G OTA 테스트 방법
3GPP TR 38.810 프로토콜은 세 가지 서로 다른 측정된 5G 장비 (DUT, 측정된 장비) 의 안테나 구성과 몇 가지 5G OTA 테스트 방법을 논의했으며 표 1에 요약되어 있다.이 중 혼성실(RC) 방법은 각방향 동성 핵심 성능 지표(KPI), 특히 총방사선 감도(TIS)와 잡산 발사를 측정하는 데 적합하다.최근 연구 결과는 그림 1과 같이 시간 반전 또는 도플러 인식 효과 2를 통해 방향 측정을 수행하는 능력을 구현했습니다.아울러 5G OTA 테스트를 위한 믹싱룸의 새로운 용도, 특히 오리엔테이션 채널 환경에서의 장비3 및 처리량과 지연을 위한 실시간 OTA 테스트를 개발하고 있다. 믹싱룸 방법은 5G 비독립(NSA, 비독립) 및 독립(SA, 독립) OTA 테스트에 일부 긍정적인 영향을 미친다.예를 들어, 복잡한 다중 반송파 요구 사항을 해결하는 데 사용되면 다른 솔루션에 비해 크게 줄어듭니다.설치 비용.복잡한 다경 시스템은 일부 공간 정보가 손실될 수 있다는 것을 의미하지만, 이는 3차원 각방향 동성 시뮬레이션의 지연과 총 처리량 성능을 보완하기에 충분하다.결국, 후자는 사용자가 합리적인 시간 동안 감지 할 수 있습니다.속하다그러나 5G OTA는 혼성실 방법을 각 동성 5G 채널 모델 시뮬레이션에 적용하는 데 미미한 진전을 보이고 있다.이와 동시에 혼성실방법은 3GPP에서 강대한 지원이 부족하기에 아직 5G 표준화의 시험방법이 아니다.
5G로의 다중 빔 무반향 (MPAC) 확장은 복잡성과 필요한 검출기 및 지원 채널 시뮬레이터 포트의 수를 크게 증가시키는 3D 채널 모델과 밀리미터파를 도입해야 한다는 것을 의미하며, 이는 이미 줄어든 조용한 공간에 큰 영향을 미치기 때문에 이 방안은 타당성이 부족하다.일부 연구자들은 간단한 멀티 프로브 방법의 파티션 변형을 제안했지만 원거리에서 작동해야합니다.이 추가 요구 사항은 적어도 밀리미터파 대역 5G OTA에서 다중 프로브 방법의 적용을 제한합니다. 단일 2 * 2 단일 반송파 MIMO OTA 모드에서 7개의 4G LTE FDD 장비를 사용하는 다중 프로브 방법의 명확한 조화로 인해 방사선 2단계(RTS)를 표준화된 5G OTA- 테스트 과정에 포함시킵니다. 그러나,측정된 장비의 무선 케이블의 안테나 특성은 아직 명확하지 않으므로 이 방법을 적용하기 전에 이러한 특성을 미리 측정해야 합니다.또한 두 단계 방법은 5G 사용자 장치 (UE, 사용자 장치) 가 빔 잠금 테스트 기능 (UBF) 을 사용하는 것을 일시적으로 지원할 수 없으며, 이는 분명히 표준 OTA 테스트의 제한 요소입니다.반면에 측정 대상 부품의 전기 크기는 시험실 크기에만 영향을 받습니다.
반사기의 도움으로 간접 원거리 (IFF) 컴팩트 안테나 테스트 범위 (CATR) 방법은 직접 원거리 (DFF) 방법보다 작은 공간에 평면 파장을 생성 할 수 있습니다.5G 밀리미터파 OTA 테스트에 매우 적합한 것 같지만 다른 주파수 대역을 제공할 수 없다.현재 상황을 바탕으로 CTIA위원회는 2019년 2분기에 발표될 CTIA 5G NSA 밀리미터파 OTA 테스트 프로그램 v1.0 4판을 작성할 때 IFF 법칙을 특별히 고려하기로 최근 결정했다. 근거리-원거리(NFTF) 방법은 수학적 변환을 사용하여 근거리 모드 스캔에서 원거리 KPI를 확정한다.NFTF 메서드는 실제 실행 장치를 테스트할 때 결함이 있습니다.처음에 NFTF 테스트 시스템은 동등한 각방향 동성 방사선 출력(EIRP, 동등한 각방향 동성 발사 출력)과 총 방사선 출력(TRP, 총 방사선 출력)을 측정하는 데 사용되었다. DFF 방법은 Fraunhofer의 원거리 거리를 알아야 하며, 공간과 비용 요구 사항, 링크 예산을 고려할 때 밀리미터파 대역에서는 불가능하다.그림에서 볼 수 있듯이 2는 패턴 크기가 증가함에 따라 반파장 간격을 가진 N*N 패턴 세트의 원거리 범위도 크게 증가합니다.그러나 DFF의 혼합 응용은 5G 하위 6GHz 대역에 매우 유용할 수 있다. 다른 방법들도 이렇게 낮은 주파수에서 단점을 드러냈기 때문이다. 5G 테스트가 직면한 모든 도전을 해결할 수 있는 OTA 방법은 아직 없다.5G OTA가 직면 한 많은 문제에 대처하기 위해 일부 회사와 기관은 이러한 문제에 효과적으로 대처하기 위해 새로운 또는 혼합 된 테스트 방법을 개발해야한다고 촉구합니다.최근 출시된 CATR + DFF + SNF 5G OTA 테스트 시스템은 그림 3과 같이 좋은 선택입니다.최적화된 특수 반사기 설계는 밀리미터파 영역(FR2 대역)과 일부 하위 6GHz 영역(FR1 대역)을 커버할 수 있으며, 하이브리드 DFF/SNF 타워는 FR1+FR2 OTA 테스트를 동시에 수행할 수 있도록 보장한다. 5G OTA 테스트의 도전인 완전 통합 안테나 어레이는 이전 세대와 달리5G 사용자 장치는 그림 4와 같이 밀집된 안테나로 가득 차 있을 뿐만 아니라 크기가 작고 일부 주파수 대역에서 주파수가 높기 때문에 다른 무선 주파수 포트에 연결되지 않았다.커넥터가 없는 안테나 어레이를 테스트하는 것은 분명히 어려운 문제이며, 엄격하게 통제된 환경에서 OTA 무선 주파수 테스트와 교정이 필요합니다.일반적으로 신호 성능 테스트와 전력 측정 외에도 링크 간의 위상 보정이 필요합니다.테스트 개체의 모양에 대한 가능한 결합 및 제한으로 인해 각 RF 링크의 상관 교정이 반드시 최적의 빔을 형성하지는 않습니다.밀리미터파 대역의 상하 변환도 검사 장비를 더욱 복잡하게 한다.