LTE (4G) 之后的下一代移动通信提出极具挑战性的要求。
5G 将颠覆通信方式。新一代移动网络 5G 推动向以用户和应用为中心的技术框架转变，旨在灵活支持三种重要用例：
- 增强型移动宽带 (eMBB)
- 大规模物联网 (mMTC)
- 超可靠低延迟通信 (URLLC)
从组件和芯片组到装配式用户设备和基站，都存在各种 5G NR 测试与测量挑战，推动我们提供创新解决方案以实现成功。借助罗德与施瓦茨的 5G 测试解决方案，更加快速可靠地推动产品上市。作为射频以及微波测试与测量设备所有相关领域中的全球市场和技术先行者，我们在整个移动技术生命周期内提供支持，以便在实验室、生产过程和现场执行测量。
5G NR 是下一代移动通信标准的新型无线接入技术，在以下特性方面与 LTE 显著不同：
- 提供低于和高于 6 GHz 的全新频段，确保频率范围全球可用，且主要频率范围为 3.4 GHz 至 4 GHz 和 26 GHz 至 29 GHz。
- 波束成形支持同步信号和广播信道
- 极其灵活的物理无线电参数，例如信道带宽、子载波间隔和符号持续时间
这些特性会影响信号传播，因此更加需要进行准确的覆盖范围测量，以便确保并验证正确的 5G NR 网络规划和基站部署。
罗德与施瓦茨 5G NR 网络测量解决方案
特定波束的 5G NR 覆盖范围测量
此 5G NR 测试解决方案以使用扫频仪和测试智能手机测量网络质量的可靠 R&S®ROMES 路测软件为基础，涵盖所有蜂窝技术。
- 与 R&S®TSME6 和 R&S®TSMA6扫频仪结合使用时，R&S®ROMES 可提供 5G NR 网络测量解决方案，测量真正的 5G NR 网络覆盖范围。
- 该解决方案还可验证波束成形对同步信号和广播信道的影响。
- R&S®ROMES 路测软件旨在连接 5G NR USB 加密狗或其他试商用设备，以监控 5G NR 设备/网络交互并执行上行链路测试。这是一款通用网络优化工具，可用于收集和分析 5G NR 数据。
此罗德与施瓦茨 5G NR 网络测量解决方案已成功入围“2018 全球电信大奖”5G 类别“推进 5G 发展”。
在实验室验证新技术和服务
必须首先在实验室环境中依据特殊的网络条件验证 5G NR、NB-IoT 或 LTE-M 等新技术以及全新功能和服务。在隔离网络环境中使用连接到完整无线电接入和核心网络的用户设备 (UE) 模拟器或试商用设备完成测试。虽然这些实验室装置无法准确反映真实的网络环境，但确实可以验证基本功能和目标，包括：
- 无线电连接设置和释放程序
- 用户认证和用户配置文件管理
- 提供端到端用户服务
- 无线电链路分配和使用
- 数据承载性能
实验室验证结果是制定网络规划决策的关键因素。必须使用可以连接和控制现有以及试商用移动设备的测试工具，其中后者更为重要，因为所测试的技术或服务可能尚未投入商用。
网络工程工具应该能够跟踪射频接口并运行应用层服务测试，以便收集重要的关键性能指标 (KPI)。这些工具需要支持传统的调制解调器连接方法，以及网络适配器连接方法和智能手机共享。
早期现场试验
在实验室成功进行验证之后，需要在地理环境受限的地方进行现场试验，以便在实际网络环境中测试性能。在现场试验中，可以验证与设备收发相关的基本链路预算参数，包括灵敏度、发射功率和路径损耗。早期现场试验有助于移动运营商收集准确的射频覆盖信息，以便调整规划工具中应用的传播模型。
5G 波形
是否需要创建符合 3GPP 第 15 版规范的 5G 波形？罗德与施瓦茨提供全面的信号发生器与分析仪，可轻松生成并分析 5G NR 信号。
5G 宽带信号生成以及信号分析
您的产品是否支持毫米波频率？了解如何在毫米波频率下生成并分析 5G 宽带信号。
5G 组件特性测量
与 sub-6 GHz 应用相比，毫米波频率范围中的 5G NR 应用对 5G 设备和系统中的组件提出了更高要求。罗德与施瓦茨测试解决方案支持升级与调整，以满足未来的 5G 技术需求。
5G OTA/大规模 MIMO 测试
是否需要无线 (OTA) 测试解决方案以用于 sub-6 GHz 和毫米波应用？了解*其紧凑的 OTA 测试解决方案，针对毫米波设备和有源天线系统进行全面的特性测量。
5G 信道探测
您是否想要了解厘米波和毫米波信号的传播特性？了解如何利用现成硬件执行信道探测测量。
5G 波形
罗德与施瓦茨的信号发生器与分析仪如何有助于生成并分析 5G 波形。
3GPP 第 15 版规定，标准化组织决定使用基于循环前缀的正交频分复用 (CP-OFDM) 作为 5G NR 接入方案。不同于 LTE，5G NR 还支持上行链路方向的 CP-OFDM。但 LTE 的离散傅里叶变换扩展 OFDM (DFT-s-OFDM) 上行链路方案（亦称为单载波频分复用 (SC-FDMA)）仍是有效的接入方案，并且任何 5G 终端都必须支持此方案。网络决定上行链路中使用何种接入方案。
LTE 和 5G NR 在 CP-OFDM 方面的根本差异在于直流子载波的处理方式，尤其是下行链路方向。LTE 不使用该子载波，因此在 OFDM 信号生成过程中无任何数据映射到子载波。在 5G NR 中，完全由供应商实现直流子载波的处理，并且可以将数据映射到子载波。
5G NR 支持高达 52.6 GHz 的毫米波频率。频率越高，相位噪声的影响越大。下行链路和上行链路方向嵌入的相位跟踪参考信号 (PTRS) 可以补偿因高相位噪声而加剧的公共相位误差问题。PTRS 是一组全新参考信号，不受 LTE 支持。
罗德与施瓦茨 5G 测试解决方案优势
- 信号发生器和频谱分析仪具备 5G NR 集成式功能，只需按下按钮，即可切换 CP-OFDM 和 DFT-s-OFDM。
- 借助 2 GHz 内部调制带宽和高达 40 GHz 的频率范围，研发工程师能够生成具有宽带宽的 5G 信号，最高可达微波频率范围。
- 借助高达 2 GHz 的内部分析带宽和高达 90 GHz 的载波频率进行 5G 宽带信号解调，无需使用外部下变频组件。
- 频率响应校正选件可补偿测试装置中使用的电缆、连接器和测试夹具。
- 使用单个仪器生成典型测试场景，例如微波范围内 LTE 或宽带宽 5G 信号共存测试。
5G 宽带信号生成和分析
如何借助罗德与施瓦茨测试与测量解决方案完成 5G 毫米波项目
采用显著更高的带宽模式是在 5G 范畴内讨论的为实现更高数据率而应用的技术之一。与当下蜂窝网络实施（低于 6 GHz）相比，此类带宽模式仅可用于显著更高的载波频率。针对 5G NR 厘米波和毫米波应用，3GPP 已经初步定义了 24.25 GHz 至 52.6 GHz 的频率范围。首批商业化部署将使用 26 GHz 至 28 GHz 以及 39 GHz 的频率。
5G 测试挑战
单载波信道带宽和载波聚合确定整体带宽要求。对于 sub-6 GHz 和毫米波频率范围，每个 5G NR 载波的最大信道带宽分别为 100 MHz 和 400 MHz，再加上多载波聚合，带宽要求最高可达 2 GHz。蜂窝工业对 6 GHz 以上的频谱尚不熟悉，组件开发人员面临诸多挑战，例如更高的路径衰减、频率响应、相位噪声以及线性和效率问题。开发人员需要灵活的测试与测量解决方案以生成和分析此类 5G 宽带信号，以便开发和优化设计。
罗德与施瓦茨 5G 测试解决方案优势
5G 宽带信号发生器与分析仪，有助于优化设计：
- 借助 2 GHz 内部调制带宽和高达 40 GHz 的频率范围，研发工程师能够生成具有宽带宽的 5G 信号，最高可达微波频率范围。
- 借助高达 2 GHz 的内部分析带宽和高达 90 GHz 的载波频率进行 5G 宽带信号解调，无需使用外部下变频组件。
- 5G 集成式功能支持在所有领域生成和分析宽带信号，包括研发和生产测试。
- 使用单个仪器生成典型测试场景，例如微波范围内 LTE 或宽带宽 5G 信号共存测试。
- 频率响应校正选件可补偿测试装置中使用的电缆、连接器和测试夹具。
5G 组件特性测量
罗德与施瓦茨测试与测量解决方案如何帮助组件制造商满足 5G NR 要求
5G 旨在用于两个频段：sub-6 GHz 和毫米波频段。业内专家预计，sub-6 GHz 频段将成为 5G NR 网络的基础。对于信道带宽高达 100 MHz 的 sub-6 GHz 频段，组件制造商能够以最新 4G 频率范围经验为基础，进一步增强和开发新技术。
使用毫米波频率对于实现 5G NR 超高速特性至关重要。毫米波范围内的高频段以及扩展带宽对 5G 通信设备和系统中的组件提出了更高要求，例如滤波器、混频器、放大器、模拟波束成形芯片组和天线。随着波束成形成为标准 5G 功能，全新波束成形集成电路需要快速高效的多端口测试解决方案，以进行矢量网络分析测量。
罗德与施瓦茨 5G 测试解决方案优势
- 非常适用于使用宽带数字信号测试放大器：宽带 R&S®SMW200A 矢量信号发生器的频率范围高达 40 GHz，宽带 R&S®FSW 信号与频谱分析仪的频率范围高达 90 GHz，均具备高达 2 GHz 的内部信号带宽
- 5G OTA 测试：基于 R&S®ATS1000 天线测试系统的自定义交钥匙解决方案
- 使用五个或更多端口进行组件测试：独特的真正多端口矢量网络分析仪（如 R&S®ZNBT）可同时使用所有端口，简化了校准和操作
- 非常适用于所有研究工作，尤其适用于 40 GHz 以上的频率范围：R&S®ZVA 矢量网络分析仪的频繁范围高达 110 GHz，操作简便，测量速度快，功能多样，灵活性高。例如，四端口 R&S®ZVA 具有四个高达 67 GHz 的内部（相位相参）信号源，可在放大器和混频器上快速进行双音测量。无需使用外部混频器
- R&S®ZVA110 高度稳定且易于配置，可在连续扫描中进行 10 MHz 至 110 GHz 的毫米波测量，与其他 R&S®ZVA-Zxx 毫米波变频器结合使用时，可以覆盖最高达 500 GHz 的所有常见波导频段
5G OTA/大规模 MIMO 测试
罗德与施瓦茨提供全面的无线 (OTA) 测试解决方案，为毫米波和大规模 MIMO 天线做好准备
5G 网络将需要提高容量和灵活性，同时降低系统运营费用 (OPEX)。如要提高容量，最简单的方法就是增加网络中的基站数量。但是，由于这种方法会带来高昂的房地产和能耗成本，因此认可度有限。更有效的方式是使用具有幅度和相位控制的大量收发天线元件。这些元件被称为大规模 MIMO 系统。可以使用多种方法操作此类系统。对于此类系统，可通过空间复用支持多个预编码数据流，以及/或者通过波束成形增加增益。
电场可视化以及 OTA 波束方向图测量
在成熟的 sub-6 GHz 频谱中，基站通常会通过大量收发天线元件以使用并行数据流为多个用户提供服务。这被称为多用户 MIMO (MU-MIMO)。与此相反，厘米波和毫米波频谱中的高路径损耗衰减需要较高的天线增益，这可以通过应用动态波束成形来实现。针对各个用户设备并专门为其分配信号，可以显著降低能耗。MU-MIMO 和波束成形均能增加小区容量，无需额外增加基站。
罗德与施瓦茨 5G 测试解决方案优势
罗德与施瓦茨提供全面的一站式测试解决方案组合，可以为传统 sub-6 GHz 蜂窝频率以及厘米波和毫米波频率范围中的 5G 模块、设备以及大规模 MIMO 有源天线系统执行 OTA 测量：
- 交钥匙测试解决方案包括所有必需测试与测量仪器、天线和附件
- 厘米波和毫米波用户设备测试：可扩展的便携式 R&S®ATS1000 屏蔽暗室，包括集成式高精度锥形切割定位器和激光器选件，适用于正确的路径损耗校准和精确的被测设备校正
- 适用于 R&S®ATS1000 的可选散热解决方案，可在极端温度条件下测试移动设备，通过使用外部热流研究 –20°C 至 +85°C 温度范围内的热效应
- 准确快速的 sub-6 GHz 大规模 MIMO 基站测试：*其紧凑的 R&S®PWC200 平面波转换器可在相距仅 1.5 m 处生成直径 1 m 的 3D 球形静区，实现实时辐射功率和收发信机测量
- 与 Albatross Projects 展开密切合作，提供多种尺寸不同的标准化无线性能试验室 (WPTC)，可满足客户的现场要求
- 结合使用 R&S®ZVA 四端口网络分析仪以及 R&S®AMS32 测量与控制软件，可进行 2D/3D 模式特性分析，包括近场 (NF) 到远场 (FF) 转换
- 结合使用 R&S®SMW200A 矢量信号发生器和 R&S®FSW 频谱与信号分析仪，可进行全面的射频收发信机特性测量，例如使用调制信号测量 EVM 等关键性能指标
- R&S®OSP 开放交换及控制平台选件可简化系统内部互连
- 附加 R&S®NRPM OTA 功率探头可在专用位置进行功率测量，例如波束控制测试
5G 信道探测
由于需要更高的数据率和带宽以实现 5G，因此相较于目前低于 6 GHz 的蜂窝网络实施技术，必须采用更高的载波频率
多种研究项目已初步探讨了 6 GHz 至 100 GHz 范围内的频谱。首批 6 GHz 以上的 5G 部署将使用 26 GHz 至 28 GHz 以及 39 GHz 频谱范围。整个行业都需要了解新兴高频段中具有宽带宽的信号如何通过无线电信道进行传播。信道探测解决方案将无线电传播路径分解成各个多径分量，从而分析无线电信道特性。此类特性信息极其重要，有助于开发可靠的调制方案，从而通过 5G 无线电信道传输数据。
5G 测试挑战
最初，移动网络运营商、研究机构、大学和其他业内人员开展了广泛的信道测量活动，为 3GPP 等标准化机构定义了 5G 信道模型。虽然已经定义了一些信道模型，但 5G 信道探测活动仍在进行中，因为高频信道特性与低于 6 GHz 的传统频率中的信道特性截然不同：
- 由于路径损耗显著加剧，因此毫米波范围中将需要高度定向的波束成形。
- 对于特定频段，必须考虑氧吸收和水吸收特性（如降水或湿度损耗）。
- 无线电信道的相参时间显著缩短。
- 大多数障碍物的衰减加剧（例如，甚至存在明显的树叶损耗）。
- 镜面反射在毫米波范围中更加常见。
罗德与施瓦茨 5G 测试解决方案优势
- 由于所应用的 5G 信道探测信号具有出色的自相关特性，因此脉冲压缩方法可以提供额外的处理增益。
- 应用发射机和接收机的带宽能力至关重要，R&S®SMW200A 矢量信号发生器和 R&S®FSW 信号与频谱分析仪均提供高达 2 GHz 的内部带宽，可实现低至 0.5 ns 的出色回波时间分辨率。
- 与基于网络分析仪的测试设置相比，可以更加快速灵活地在完整带宽上直接测量时域中的信道脉冲响应 (CIR)。
- 适用于远距离的 5G 室外信道测量：R&S®SMW200A 和 R&S®FSW 具有一流的参考频率稳定性，无需同步即可进行相对功率延迟分布测量。
- R&S®FSW 分析仪具备高接收机灵敏度，并且内置低噪声功率放大器，提供独特的动态范围。特殊信道探测信号增强可实现的处理增益，进一步扩展动态范围。
基于脉冲压缩方法的 5G 信道探测测量
R&S®SMW200A 矢量信号发生器以响应频率发射带限信道探测信号。无线电信道根据周围环境调整此信号，包括障碍物、反射、散射、氧吸收以及移动情况。R&S®FSW 信号与频谱分析仪接收并处理来自信道的信号，并将生成的 I/Q 数据传输至数据分析软件。软件将接收的 I/Q 数据与最初发射的信号相关联，以便估计描述无线电信道特性的信道脉冲响应。