【導(dǎo)讀】輻射兩步法 MIMO OTA 測(cè)試方法和測(cè)量結(jié)果通過(guò) 3GPP 決議，成為備受矚目的 MIMO OTA 測(cè)試方案。關(guān)于 MIMO OTA 的話(huà)題，今天非常榮幸請(qǐng)到兩位 Keysight 技術(shù)牛為各位攻城獅開(kāi)小灶，劃重點(diǎn)！解答那些年，縈繞在我們心中的 MIMO OTA 困惑。
主角閃亮登場(chǎng)
孔紅偉博士
2003年畢業(yè)于清華大學(xué)電子系，獲得博士學(xué)位，同年加入安捷倫實(shí)驗(yàn)室（這是2014年成立的是德科技實(shí)驗(yàn)室前身），現(xiàn)任是德科技實(shí)驗(yàn)室中國(guó)區(qū)經(jīng)理 ，領(lǐng)導(dǎo)無(wú)線(xiàn)測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的研究。
井雅博士
2006年從東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲得博士學(xué)位后，加入安捷倫科技實(shí)驗(yàn)室，在安捷倫和是德科技工作11年。目前作為是德科技實(shí)驗(yàn)室中國(guó)區(qū)高級(jí)研究員，輻射兩步法的主要發(fā)明人之一。
【 問(wèn)題 1 】什么是 OTA 測(cè)試，它對(duì)于我們有何意義？
OTA（Over The Air）測(cè)試：空口測(cè)試
從英文單詞的原意就可以看出，測(cè)試的時(shí)候信號(hào)是從空口發(fā)送或接收到的，而不是通過(guò)傳導(dǎo)線(xiàn)連接的測(cè)試。它是直接對(duì)手機(jī)無(wú)線(xiàn)信號(hào)輻射性能好壞的測(cè)試。
不管是對(duì)于基站或是終端來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)是其重要的組成部分，對(duì)其性能的測(cè)試必須包括天線(xiàn)的特性。只有通過(guò) OTA 空口測(cè)試才能得到無(wú)線(xiàn)設(shè)備的最終性能。
【 問(wèn)題 2 】什么是 MIMO OTA測(cè)試？目前是德科技在 MIMO OTA 方面的主要解決方案？
MIMO OTA 就是在暗室中準(zhǔn)確地對(duì)無(wú)線(xiàn)傳輸環(huán)境進(jìn)行模擬，然后在模擬的無(wú)線(xiàn)傳輸環(huán)境下對(duì)待測(cè)件進(jìn)行性能測(cè)試。對(duì)于 MIMO OTA 測(cè)試中最重要的部分是對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳輸環(huán)境的模擬。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)于 MIMO OTA 測(cè)量方法的討論從2009年就開(kāi)始了，當(dāng)時(shí)有多個(gè)方法被同時(shí)提交討論，現(xiàn)在仍然在 3GPP 組織中還被討論的方法包括：多探頭方法（MPAC）、輻射兩步法（RTS），以及混響室+信道仿真（RC+CE）的方法。
是德科技針對(duì)這三種方案，都可以提供非常好的解決方案。下面是用 Keysight 儀表搭建這三種方案的系統(tǒng)框圖。
【 問(wèn)題 3 】什么是輻射兩步法 MIMO OTA 測(cè)試？能為行業(yè)帶來(lái)何種優(yōu)勢(shì) ？
輻射兩步法就是把 MIMO OTA 的測(cè)試分成兩步：
? 第一階段，先在暗室做方向圖的測(cè)量，利用終端的上報(bào)功能測(cè)出待測(cè)件的輻射方向圖；
? 第二階段，把在第一階段中測(cè)到的方向圖信息加載到信道仿真器中，模擬出包含了待測(cè)機(jī)天線(xiàn)特性的無(wú)線(xiàn)信道，基站仿真器輸出的下行信號(hào)先和加載了待測(cè)件方向圖信息的無(wú)線(xiàn)信道進(jìn)行卷積，然后通過(guò)測(cè)量天線(xiàn)發(fā)射出來(lái)，進(jìn)行接收機(jī)的性能測(cè)試。
輻射兩步法 MIMO OTA 測(cè)試演示效果
至于 MIMO OTA 為行業(yè)帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，可以總結(jié)成以下5點(diǎn)：
? 首先，如文章開(kāi)篇所提到的，輻射兩步法的測(cè)量結(jié)果，和已經(jīng)成為 CITA MIMO OTA 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的多探頭方法（MPAC），測(cè)量結(jié)果的一致性是被 3GPP 認(rèn)可的；
? 然后，這個(gè)方法本身能給研發(fā)工程師提供更多的診斷信息，方便問(wèn)題的隔離和產(chǎn)品性能的優(yōu)化；
? 再者，這是一種比較便宜的 MIMO OTA 測(cè)試方案。可以重用原先的 SISO 暗室，只需要做軟件升級(jí)；
? 此外，測(cè)試的不確定度小。測(cè)量系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)單，校準(zhǔn)簡(jiǎn)單易行。所有 MIMO OTA 方案中唯一的單個(gè)儀表的測(cè)量方案，系統(tǒng)搭建和校準(zhǔn)非常簡(jiǎn)單；
? 最后，輻射兩步法還具有更好的擴(kuò)展性。MIMO 通道增加的成本比較低，更易于實(shí)現(xiàn)對(duì)信道模型從 2 維到 3 維的擴(kuò)展。
【 問(wèn)題 4】未來(lái) 5G OTA 測(cè)試中，我們可能會(huì)遇到的挑戰(zhàn)？
在 4G 之前，OTA 測(cè)試主要針對(duì)終端。在 4G 時(shí)代，由于基站側(cè)射頻和天線(xiàn)有連接的接口， 對(duì)基站側(cè)射頻指標(biāo)的測(cè)量主要是通過(guò)線(xiàn)連的方式進(jìn)行的，基站天線(xiàn)部分的性能用傳統(tǒng)的天線(xiàn)測(cè)量方法進(jìn)行的。因此對(duì)于 4G MIMO OTA 的討論主要是集中在終端這一側(cè)。
5G 時(shí)代，無(wú)論基站還是終端，都需要進(jìn)行 OTA 測(cè)試。由于 Massive MIMO 技術(shù)在 5G 中的使用以及毫米波頻段的引入，基站側(cè)的大部分指標(biāo)測(cè)量同樣需要在空口下進(jìn)行。因此不管是基站還是終端側(cè)，我們都將遇到非常大的挑戰(zhàn)。
我們認(rèn)為這些挑戰(zhàn)從宏觀(guān)上來(lái)分析可以被分為三類(lèi)
第一類(lèi)：測(cè)量指標(biāo)的定義
① 雖然在標(biāo)準(zhǔn)化組織針對(duì)基站和終端側(cè)已經(jīng)有了一些基本的測(cè)量指標(biāo)的定義， 比如 EIRP, EIS. 但是還有一些測(cè)量指標(biāo)的定義沒(méi)有完全確定下來(lái)；
② 測(cè)試 Massive MIMO 的性能時(shí)，如何分解最終的性能指標(biāo)與單個(gè)天線(xiàn)陣元的指標(biāo)之間的關(guān)系；
③ 系統(tǒng)最終的性能與單個(gè)元器件之間性能指標(biāo)的定義關(guān)系；
④ 最終場(chǎng)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試指標(biāo)的性能關(guān)系；
⑤ 在可以做線(xiàn)連的射頻指標(biāo)測(cè)試情況下，最終空口測(cè)量結(jié)果和線(xiàn)連測(cè)試結(jié)果之間的關(guān)系。
第二類(lèi)：測(cè)量方法的選取
首先是暗室（或者是場(chǎng)）的選取，雖然在已有的 AAS 測(cè)試系統(tǒng)中，已經(jīng)有了關(guān)于遠(yuǎn)場(chǎng)/近場(chǎng)/緊縮場(chǎng)/一維緊縮場(chǎng)等的很多討論，也有了一些對(duì)輻射功率和靈敏度測(cè)量所需用場(chǎng)的建議，但是這些場(chǎng)都各有優(yōu)缺點(diǎn)。在搭建具體的測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，都會(huì)碰到各自的挑戰(zhàn)。
在未來(lái) 5G 的系統(tǒng)中，由于器件的高度集成，空口測(cè)試時(shí)有很多有源器件，而傳統(tǒng)的天線(xiàn)測(cè)量主要是做無(wú)源測(cè)試。怎么解決多通道有源器件的空口校準(zhǔn)問(wèn)題也是很大的挑戰(zhàn)。
當(dāng)測(cè)量通道數(shù)非常多的時(shí)候，怎么提供經(jīng)濟(jì)有效的測(cè)量方案來(lái)控制可以接受的測(cè)量成本和測(cè)試時(shí)間 。
選取什么樣的測(cè)量方法可以盡量做到實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果的匹配
第三類(lèi)：測(cè)試接口的改變
未來(lái) 5G 由于走向高頻段，射頻前端和天線(xiàn)高度集，沒(méi)有傳統(tǒng)上用來(lái)測(cè)量射頻指標(biāo)的接口，這樣意味著原來(lái)在線(xiàn)連方式下做的各通道的射頻指標(biāo)的測(cè)量要移到空口下去做。這個(gè)測(cè)量接口的改變會(huì)給射頻性能測(cè)量帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。
5G 為了針對(duì)各種應(yīng)用，基帶與射頻之間的接口也發(fā)生了變化。需要定義新的基帶信號(hào)的測(cè)量接口。
在標(biāo)準(zhǔn)化中需要定義新的測(cè)試接口（命令或協(xié)議）：由于 5G 中很多待測(cè)件的射頻性能指標(biāo)及功能性測(cè)試都需要在空口下進(jìn)行，需要定義一些新的測(cè)試接口，這樣不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品可以遵循相同的測(cè)試接口定義進(jìn)行測(cè)試，才有利于 5G 測(cè)試行業(yè)的發(fā)展。
同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情都很高漲，但篇幅限制，這里只能節(jié)選采訪(fǎng)中的部分精華。
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