OTA测试以获得5G的重要性

文章作者:Christoph Pointner

未来几年将看到更多无线用户连接到无线网络。无线用户预计所有设备的高质量和可访问性。因此，载波需要在网络和设备中提供更好的可靠性。结果：测试将需要演变为更紧密地模拟实际使用情况。在空中（OTA）测试对于工程师来说将是必不可少的，以评估和认证无线设备的可靠性和性能特性，适用于移动和固定位置。

测试支持5G的组件与测试支持4G/LTE的组件有很大不同。通过电缆将移动设备与测试设备连接起来既方便又划算，但不能模拟这些设备所遇到的实际情况。OTA测试可以让工程师看到无线电波在空中从用户设备传播到基站并返回时到底发生了什么。

有两个主要因素需要OTA测试。被测设备(DUT)的集成水平将显著提高，特别是当设备添加天线阵列时。更大的集成将使dut通过电缆连接到测试设备在物理上不可能。第二，在毫米波频率下，信号吸收率要高得多，需要光束聚焦或形成来提高增益。测试设置需要用于光束表征和检查光束采集和光束跟踪性能。OTA测试将变得至关重要。

OTA测试的当前状态
无线设备的OTA测试是众多监管机构、标准组织、行业组织和运营商所要求的。为了实现移动系统的全球接入和互操作性，已经开发了认证测试，以便世界各地的制造商在所有新的移动设备中提供相同水平的质量。

手机行业协会（CTIA）已设置OTA测试标准在3G和4G / LTE器件中，并拥有全球的认证实验室。在发射机功率电平和接收器灵敏度水平方面已经定义了OTA行为的最低性能要求。在美国，无线运营商还建立了设备必须在网络上运行之前满足的行业性能要求。

在辐射电磁波的所有设备的R＆D期间通常使用OTA测试。例如，在当前移动电话中，设计用于确保信号是均匀的，从而从所有方向传输或接收相同的信号（图1）.重要的是，天线向各个方向辐射，这样移动设备用户就不需要面向特定的方向来获得良好的信号，也不应该在用户经过高层建筑时掉线。

图1。今天的手机是为一个统一的领域设计和测试的。

OTA在CM和MM波频率测试
对于无线行业为这些附加用户获得空间以及它们所需的更广泛的带宽和更高的数据速率，移动运营商需要访问更高的频率。进入30,40,50,60，甚至90GHz的频率，设备进入CMWAVE和MMWAVE范围。当波长变短时，给定功率电平的传输距离也缩小。5G技术必须赔偿损失，如自由空间路径损耗那大气吸收，由于雨水和气体而散射，以及视线问题。这些应用的新设备将变得如此高度集成，使用电缆连接对于测试将是非常困难的，如果没有身体不可能，使OTA测试对5G来说至关重要。

基于上述损失，信号在更高频率的吸收变得更高。为了达到必要的通信距离，供应商要么需要增加发射机功率，要么需要将移动设备的辐射能量集中成尖锐、狭窄的波束(图2）.

图2。移动设备将需要集中发射波束，以最大限度地提高毫米波频率的传输功率。

创建窄波束将需要新的天线结构和阵列，以确保光束聚焦。聚焦光束将存在空间或定向部件，其可以确保光束指向右方向并在存在被堵塞的通信信道时切换光束。该光束形成​​技术将通过同时向不同的用户设备发送数据来延伸称为多个输入多输出（MIMO）的多个天线概念。这样做利用他们的不相关的位置。光束成型也会降低能量消耗;它将针对单个用户设备，并用分配的信号专门遗漏其他人。

图3。波束形成可以在需要的地方直接供电，同时最小化对其他设备的干扰。

使用连接器进行测试并不实用，因为它们的成本高、损耗大、耦合程度高。此外，在大规模MIMO系统的情况下，无线电收发机直接与天线集成(图4.），导致RF测试端口的损失，这意味着DUT无线电和天线性能只能在空中测量。

图4。5G能力的设备可以由偏振天线阵列组成，使有线测试端口不切实际或不可能。

OTA测试将是新设计及其认证的先决条件。万博投注网址对于5G测试系统，基本组件预计将保持基本不变，但它们必须适应更高的频率，这将意味着更小的天线。

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