5G-MIMO-OTA測(cè)量技術(shù)-5G技術(shù)方案-5PPT

1、MIMO OTA測(cè)試技術(shù)作者：XXX時(shí)間：2020-02-30目錄MIMO OTA的基礎(chǔ)知識(shí)MIMO OTA的主流測(cè)試技術(shù) MIMO OTA測(cè)試技術(shù)詳述 MIMO OTA測(cè)試新技術(shù)介紹3MIMO的概念MIMO：Multiple Input Multiple Output信號(hào)系統(tǒng)發(fā)射端和接收端，分別使用了多個(gè)發(fā)射天線和接收天線， 因而該技術(shù)被稱為多發(fā)送天線和多接收天線（簡稱多入多出）技術(shù)， 它可看著是分集技術(shù)的一種衍生MIMO核心優(yōu)點(diǎn)：增加數(shù)據(jù)吞吐率4現(xiàn)代通信為什么需要MIMO5頻譜資源嚴(yán)重不足，提高頻譜利用率，是當(dāng)前通信界研究的熱點(diǎn)課 題之一MIMO擴(kuò)展了一維智能天線技術(shù)，具有極高的頻譜利用率

2、，能在不 增加帶寬的情況下成倍提高通信系統(tǒng)的容量，且信道可靠性大為增 強(qiáng)通過近幾年的持續(xù)發(fā)展，MIMO技術(shù)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于各種無 線通信系統(tǒng)。包括3GPP、CTIA、IC1004在內(nèi)的多項(xiàng)國際組織制定 MIMO測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)MIMO測(cè)試的挑戰(zhàn)新設(shè)計(jì)的 MIMO天線 性能如何？吞吐量如何 測(cè)試？不同終端性能差異 如何對(duì)比？如何模擬終端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？真實(shí)場(chǎng)景如何 模擬？6不同組織MIMO OTA標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)7CTIA MIMO OTA標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證進(jìn)展8CTIA MIMO OTA測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)V1.0于2015年8月發(fā)布,多探頭法是唯一 的認(rèn)證方案2016年CTIA發(fā)布v1.1的MIMO OTA測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，多探頭法

3、仍是唯一 的認(rèn)證方案，同時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)證工作2020年4月1日CTIA正式啟動(dòng)MIMO OTA認(rèn)證工作目前全球共有三家系統(tǒng)供應(yīng)商進(jìn)入了CTIA認(rèn)證名錄中科國技：國內(nèi)唯一獲CTIA認(rèn)證的MIMO OTA系統(tǒng)全球第三家獲此殊榮的公司首家支持Keysight UXM無線綜測(cè)儀的認(rèn)證方案目錄MIMO OTA的基礎(chǔ)知識(shí)MIMO OTA的主流測(cè)試技術(shù) MIMO OTA測(cè)試技術(shù)詳述 MIMO OTA測(cè)試新技術(shù)介紹9MIMO OTA測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)室模擬真實(shí)的信道環(huán)境10MIMO OTA的三種測(cè)試方法多探頭法(MPAC)混響室法(RC+CE)RTS(兩步法)11目錄MIMO OTA的基礎(chǔ)知識(shí)MIMO OTA的主流測(cè)

4、試技術(shù) MIMO OTA測(cè)試技術(shù)詳述 MIMO OTA測(cè)試新技術(shù)介紹12多探頭法MIMO OTA測(cè)量方案13多探頭法唯一的認(rèn)證型測(cè)量方案14依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):CTIA_mimo_ota_test_plan_v1_1 YD/T 2869.1-2015 終端MIMO天線性能要求及測(cè)量方法， 第一部 分 LTE終端 3GPP TR 37.977 適用范圍:LTE、WiFi(802.11n/ac)無線終端。關(guān)鍵測(cè)試儀表信道仿真器產(chǎn)生Umi/Uma信道模型LTE綜測(cè)儀信令連接與測(cè)量15網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)校準(zhǔn)、信道模型驗(yàn)證MIMO OTA測(cè)試環(huán)境測(cè)試暗室校準(zhǔn)場(chǎng)景：北京中科國技Z9800A暗室內(nèi) 基礎(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景：

5、北京中科國技Z9800A暗室內(nèi) 基礎(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)16MIMO OTA標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)典型框圖（Z6000A）LTE綜測(cè)儀安捷倫 網(wǎng)絡(luò)分析儀Z9904A校準(zhǔn)射頻信號(hào) 開關(guān)箱Ani t eFs8* 2或FS32信道仿真器Z8132A八通道MI MO OTA功率放大 器Z9905A信號(hào)調(diào)整箱標(biāo)準(zhǔn)型配置增強(qiáng)型配置（可選）Z8132A八通道MI MO OTA功率放大 器Z9905A信號(hào)調(diào)整箱17MIMO OTA測(cè)試環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)：北京中科國技Z6000A MIMO OTA測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試軟件：北京中科國技Z6000S QuickMIMO測(cè)試軟件關(guān)鍵測(cè)試儀表：LTE綜測(cè)儀Anite F32信道仿真器18中科

6、國技多探頭法MIMO OTA系統(tǒng)測(cè)試能力19測(cè)試項(xiàng)目：FDD-LTE與TD-LTE的吞吐量（throughput）測(cè)試支持降功率、降信噪比測(cè)試支持 SCME Umi與Uma信道模型, 還可支持用戶自定義信道模型支持TDD、FDD終端類型支持1.4M至20M多種LTE終端帶寬配置支持信道模型驗(yàn)證功能及其配套硬件設(shè)備雙語言設(shè)計(jì)，支持中文、英文操作RTS(兩步法) MIMO OTA測(cè)量方案20兩步法（Radiated Two-stage） 概述第一步：通過OTA方 法，獲取到終端的天 線方向圖第二步：將方向圖數(shù) 據(jù)導(dǎo)入基帶信道仿真 器當(dāng)中并進(jìn)行測(cè)試， 考量基帶芯片及天線 的整體性能。21兩步法（Ra

7、diated Two-stage） 概述測(cè)試軟件（中科國技S6000A）測(cè)試儀表（Keysight UXM）22兩步法的優(yōu)勢(shì)與不足：23優(yōu)勢(shì)：系統(tǒng)配置簡單不需要構(gòu)建多探頭系統(tǒng)，可復(fù)用傳統(tǒng)單探頭暗室測(cè)量系統(tǒng)信道仿真器集成在綜測(cè)儀當(dāng)中（Keysight UXM）不足：依賴芯片。需要芯片提供測(cè)試模式，獲取天線方向圖無法提供手機(jī)的測(cè)量不確定度指標(biāo)未來的機(jī)遇3GPP增加新的指令集，支持二步法的直接上報(bào)機(jī)制，擺脫對(duì)專用APP 的要求兩步法與多探頭法的理論差異：24相似：二者都是將DUT 置于模擬的幾何信道模型當(dāng)中，這些信道模 型可以是來源于標(biāo)準(zhǔn)模型，也可以是自定義的。差異：多探頭法：通過構(gòu)建物理暗室及多探

8、頭，用信道仿真器在實(shí)際空間中重 現(xiàn)信道模型兩步法：將測(cè)得的天線方向圖放進(jìn)基帶信道模擬器當(dāng)中通過軟件仿真的 方法對(duì) DUT 施加衰落影響兩步法與多探頭法的數(shù)據(jù)比對(duì)：是德實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)：最大差異小于1.5dB中科國技實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)：二者相差優(yōu)于1.5dB(有限樣機(jī)）25混響室法MIMO OTA測(cè)量方案26混響室法MIMO OTA測(cè)試混響室電磁場(chǎng)的”攪拌”屏蔽室27“攪拌器”收發(fā)天線電磁場(chǎng)混響室OTA測(cè)量原理介紹OTA測(cè)試混響室的典型要素：全反射屏蔽室攪拌器（機(jī)械攪拌、源攪拌）測(cè)量天線、參考天線轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試用信道模型（選配）Per-Simon Kildal 提出的OTA混響室原理圖28混響室的MIMO應(yīng)用MIM

9、O OTA-Throughout （吞吐率）特點(diǎn)：信道模型固定：瑞利衰落不需要信道仿真器，或選 配信道仿真器體積小巧，測(cè)試快速，適 合產(chǎn)線和研究階段29HRT-25A混響室高屏蔽效能的全反射屏蔽室兩組攪拌器與控制器轉(zhuǎn)臺(tái)與控制器室內(nèi)置有220V供電最大支持8天線輸入輸出（4*4MIMO）30圖為HRT-25A混響室三種 MIMO OTA測(cè)量方案對(duì)比31三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)32優(yōu)點(diǎn)有清晰的通信信道模型有清晰的、可控的信號(hào)夾角 特征有清晰的、可控的功率特征缺點(diǎn)價(jià)格貴優(yōu)點(diǎn)測(cè)試簡單成本較低缺點(diǎn)沒有清晰的通信信道模型或 信道特征不完善沒有清晰的、可控的信號(hào)夾 角特征沒有清晰的、可控的功率特 征優(yōu)點(diǎn)有清晰的通信

10、信道模型有清晰的、可控的信號(hào)夾角 特征有清晰的、可控的功率特征可模擬多探頭測(cè)試方法成本較低缺點(diǎn)需要手機(jī)芯片的支持手機(jī)的測(cè)量不確度有待確認(rèn)二步法(Two-Stage)多探頭法(AC)混響室法(RC+CE)三種測(cè)試方法的典型應(yīng)用多探頭法混響室法二步法最完善的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證 級(jí)測(cè)試測(cè)試數(shù)據(jù)能用于指 導(dǎo)通信的算法設(shè)計(jì)較好的模擬了多探 頭法的測(cè)試機(jī)理測(cè)試結(jié)果的判斷可 參照采用多探頭法的 極限值簡便、易操作，適 合批量測(cè)試快速判定被測(cè)件是 否與“金機(jī)”一致33目錄MIMO OTA的基礎(chǔ)知識(shí)MIMO OTA的主流測(cè)試技術(shù) MIMO OTA測(cè)試技術(shù)詳述 MIMO OTA測(cè)試新技術(shù)介紹力344*4 MIMO OTA，

11、終端同時(shí)使用2個(gè)或4個(gè) 天線和基站保持連接理論上可以達(dá)到下載 600Mbps(LTE Cat.12 ) 上 傳 150Mbps(LTE Cat.13)的速度。35測(cè)試數(shù)據(jù)MCS=25, 4x4理論最大值207.1Mbps，實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖36載波聚合MIMO OTAE7515A UXM支持雙小區(qū)，單臺(tái)支持4載波聚合。Anite F32信道仿真器配備兩個(gè)本振，最大32個(gè)物理通道。一組本 振加16個(gè)通道用以模擬Cell A經(jīng)歷的信道場(chǎng)景，另一組本振加16個(gè) 通道模擬Cell B的信道場(chǎng)景。372CC載波聚合測(cè)試示例20M+10M配置Cell 1作為PCell，頻點(diǎn)為1852.5MHz，帶寬為20

12、MHz；Cell 2作為SCell，頻點(diǎn)為1838.1MHz，帶寬為10MHz。載波聚合之后，理論最大吞吐量為兩個(gè)小區(qū)之和，即Total THP = 59.14+29.55 = 88.69（Mbps）38Wi-Fi MIMO OTA支持AP、Station兩種測(cè)試模式支持TGn信道模型解決了測(cè)試系統(tǒng)落后產(chǎn)業(yè)發(fā)展的狀況系統(tǒng)集成度高，穩(wěn)定度強(qiáng)39WiFi MIMO OTAMCS不同，終端的測(cè)試表現(xiàn)40目的：測(cè)試終端在IP層的接收吞吐量系統(tǒng)配置：與物理層系統(tǒng)配置相同，綜測(cè)儀需支持IP數(shù)據(jù)功能其它要求：被測(cè)物上需安裝打流軟件，用于建立IP層鏈接IP throughput 性能測(cè)試41MIMO OTA

13、mini測(cè)試系統(tǒng)中科國技專利的緊湊型暗室，尺寸縮小為1.95*1.7*0.91米支持先進(jìn)的信道仿真模型（中科獨(dú)有）與認(rèn)證型方案數(shù)據(jù)一致性在1.5dB之內(nèi)優(yōu)勢(shì)：提升測(cè)試速度信道仿真器通道數(shù)較標(biāo)準(zhǔn)配置減少50%減少功放數(shù)量及其他成本投入42MIMO OTA mini測(cè)試系統(tǒng)（續(xù)）43中科MIMO OTA的優(yōu)勢(shì)44擁有國內(nèi)第一個(gè)具有MIMO OTA開發(fā)能力的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，參加了CTIA 歷時(shí)三年的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證工作，對(duì)技術(shù)的理解深刻擁有完整的MIMO OTA驗(yàn)證能力(Validation)，最早在國內(nèi)提供了 MIMO OTA驗(yàn)證服務(wù)。2012年、2013年為ABP提供了驗(yàn)證服務(wù)， 2013年為某外企提供了MI

14、MO OTA驗(yàn)證(Validation)服務(wù)（見CTIA Contribution No: MOSG140108）最早實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)MIMO OTA的校準(zhǔn)、驗(yàn)證、測(cè)試能力的企業(yè)之一強(qiáng)有力的本地服務(wù)與支持，快速有效中科MIMO OTA的優(yōu)勢(shì)（續(xù)）45性價(jià)比最高的多探頭MIMO OTA測(cè)試方案維護(hù)費(fèi)用最低的多探頭MIMO OTA測(cè)試方案系統(tǒng)校準(zhǔn)費(fèi)用最低系統(tǒng)驗(yàn)證費(fèi)用最低最低的年度服務(wù)包，確保測(cè)試系統(tǒng)高效、準(zhǔn)確的運(yùn)行注：用戶應(yīng)將三年的維護(hù)費(fèi)用考慮到總預(yù)算中總結(jié)5G時(shí)代非一種測(cè)試系統(tǒng)能夠完全覆蓋所有測(cè)試項(xiàng)目終端OTA測(cè)試系統(tǒng)基站OTA測(cè)試系統(tǒng)單探頭 SISO OTA系統(tǒng)緊縮場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)多探頭 SISO OTA系統(tǒng)平面近場(chǎng)掃描測(cè)試系統(tǒng)混響室OTA測(cè)試系統(tǒng)Massive MIMO系統(tǒng)多探頭MIMO OTA系統(tǒng)極近場(chǎng)掃描系統(tǒng)(RFX)極近場(chǎng)掃描系統(tǒng)(RFX)46問題與建議？47TD-LTE MIMO OTA性能分析(2015年5月CCS