【導(dǎo)讀】輻射兩步法 MIMO OTA 測試方法和測量結(jié)果通過 3GPP 決議，成為備受矚目的 MIMO OTA 測試方案。關(guān)于 MIMO OTA 的話題，今天非常榮幸請到兩位 Keysight 技術(shù)牛為各位攻城獅開小灶，劃重點！解答那些年，縈繞在我們心中的 MIMO OTA 困惑。
主角閃亮登場
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，同年加入安捷倫實驗室（這是2014年成立的是德科技實驗室前身），現(xiàn)任是德科技實驗室中國區(qū)經(jīng)理 ，領(lǐng)導(dǎo)無線測試測量領(lǐng)域的研究。
井雅博士
2006年從東南大學(xué)移動通信國家重點實驗室獲得博士學(xué)位后，加入安捷倫科技實驗室，在安捷倫和是德科技工作11年。目前作為是德科技實驗室中國區(qū)高級研究員，輻射兩步法的主要發(fā)明人之一。
【 問題 1 】什么是 OTA 測試，它對于我們有何意義？
OTA（Over The Air）測試：空口測試
從英文單詞的原意就可以看出，測試的時候信號是從空口發(fā)送或接收到的，而不是通過傳導(dǎo)線連接的測試。它是直接對手機無線信號輻射性能好壞的測試。
不管是對于基站或是終端來說，天線是其重要的組成部分，對其性能的測試必須包括天線的特性。只有通過 OTA 空口測試才能得到無線設(shè)備的最終性能。
【 問題 2 】什么是 MIMO OTA測試？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)確地對無線傳輸環(huán)境進(jìn)行模擬，然后在模擬的無線傳輸環(huán)境下對待測件進(jìn)行性能測試。對于 MIMO OTA 測試中最重要的部分是對于無線傳輸環(huán)境的模擬。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對于 MIMO OTA 測量方法的討論從2009年就開始了，當(dāng)時有多個方法被同時提交討論，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。
【 問題 3 】什么是輻射兩步法 MIMO OTA 測試？能為行業(yè)帶來何種優(yōu)勢 ？
輻射兩步法就是把 MIMO OTA 的測試分成兩步：
? 第一階段，先在暗室做方向圖的測量，利用終端的上報功能測出待測件的輻射方向圖；
? 第二階段，把在第一階段中測到的方向圖信息加載到信道仿真器中，模擬出包含了待測機天線特性的無線信道，基站仿真器輸出的下行信號先和加載了待測件方向圖信息的無線信道進(jìn)行卷積，然后通過測量天線發(fā)射出來，進(jìn)行接收機的性能測試。
輻射兩步法 MIMO OTA 測試演示效果
至于 MIMO OTA 為行業(yè)帶來優(yōu)勢，可以總結(jié)成以下5點：
? 首先，如文章開篇所提到的，輻射兩步法的測量結(jié)果，和已經(jīng)成為 CITA MIMO OTA 測量標(biāo)準(zhǔn)的多探頭方法（MPAC），測量結(jié)果的一致性是被 3GPP 認(rèn)可的；
? 然后，這個方法本身能給研發(fā)工程師提供更多的診斷信息，方便問題的隔離和產(chǎn)品性能的優(yōu)化；
? 再者，這是一種比較便宜的 MIMO OTA 測試方案。可以重用原先的 SISO 暗室，只需要做軟件升級；
? 此外，測試的不確定度小。測量系統(tǒng)搭建簡單，校準(zhǔn)簡單易行。所有 MIMO OTA 方案中唯一的單個儀表的測量方案，系統(tǒng)搭建和校準(zhǔn)非常簡單；
? 最后，輻射兩步法還具有更好的擴展性。MIMO 通道增加的成本比較低，更易于實現(xiàn)對信道模型從 2 維到 3 維的擴展。
【 問題 4】未來 5G OTA 測試中，我們可能會遇到的挑戰(zhàn)？
在 4G 之前，OTA 測試主要針對終端。在 4G 時代，由于基站側(cè)射頻和天線有連接的接口， 對基站側(cè)射頻指標(biāo)的測量主要是通過線連的方式進(jìn)行的，基站天線部分的性能用傳統(tǒng)的天線測量方法進(jìn)行的。因此對于 4G MIMO OTA 的討論主要是集中在終端這一側(cè)。
5G 時代，無論基站還是終端，都需要進(jìn)行 OTA 測試。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)從宏觀上來分析可以被分為三類
第一類：測量指標(biāo)的定義
① 雖然在標(biāo)準(zhǔn)化組織針對基站和終端側(cè)已經(jīng)有了一些基本的測量指標(biāo)的定義， 比如 EIRP, EIS. 但是還有一些測量指標(biāo)的定義沒有完全確定下來；
② 測試 Massive MIMO 的性能時，如何分解最終的性能指標(biāo)與單個天線陣元的指標(biāo)之間的關(guān)系；
③ 系統(tǒng)最終的性能與單個元器件之間性能指標(biāo)的定義關(guān)系；
④ 最終場測與實驗室測試指標(biāo)的性能關(guān)系；
⑤ 在可以做線連的射頻指標(biāo)測試情況下，最終空口測量結(jié)果和線連測試結(jié)果之間的關(guān)系。
第二類：測量方法的選取
首先是暗室（或者是場）的選取，雖然在已有的 AAS 測試系統(tǒng)中，已經(jīng)有了關(guān)于遠(yuǎn)場/近場/緊縮場/一維緊縮場等的很多討論，也有了一些對輻射功率和靈敏度測量所需用場的建議，但是這些場都各有優(yōu)缺點。在搭建具體的測量系統(tǒng)時，都會碰到各自的挑戰(zhàn)。
在未來 5G 的系統(tǒng)中，由于器件的高度集成，空口測試時有很多有源器件，而傳統(tǒng)的天線測量主要是做無源測試。怎么解決多通道有源器件的空口校準(zhǔn)問題也是很大的挑戰(zhàn)。
當(dāng)測量通道數(shù)非常多的時候，怎么提供經(jīng)濟(jì)有效的測量方案來控制可以接受的測量成本和測試時間 。
選取什么樣的測量方法可以盡量做到實驗室的測試結(jié)果與現(xiàn)場測試結(jié)果的匹配
第三類：測試接口的改變
未來 5G 由于走向高頻段，射頻前端和天線高度集，沒有傳統(tǒng)上用來測量射頻指標(biāo)的接口，這樣意味著原來在線連方式下做的各通道的射頻指標(biāo)的測量要移到空口下去做。這個測量接口的改變會給射頻性能測量帶來很大的挑戰(zhàn)。
5G 為了針對各種應(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的測量接口。
在標(biāo)準(zhǔn)化中需要定義新的測試接口（命令或協(xié)議）：由于 5G 中很多待測件的射頻性能指標(biāo)及功能性測試都需要在空口下進(jìn)行，需要定義一些新的測試接口，這樣不同廠家的產(chǎn)品可以遵循相同的測試接口定義進(jìn)行測試，才有利于 5G 測試行業(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)選采訪中的部分精華。
推薦閱讀：
