【導讀】輻射兩步法 MIMO OTA 測試方法和測量結果通過(guò) 3GPP 決議，成為備受矚目的 MIMO OTA 測試方案。關(guān)于 MIMO OTA 的話(huà)題，今天非常榮幸請到兩位 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)驗室（這是2014年成立的是德科技實(shí)驗室前身），現任是德科技實(shí)驗室中國區經(jīng)理 ，領(lǐng)導無(wú)線(xiàn)測試測量領(lǐng)域的研究。
井雅博士
2006年從東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗室獲得博士學(xué)位后，加入安捷倫科技實(shí)驗室，在安捷倫和是德科技工作11年。目前作為是德科技實(shí)驗室中國區高級研究員，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(shí)候信號是從空口發(fā)送或接收到的，而不是通過(guò)傳導線(xiàn)連接的測試。它是直接對手機無(wú)線(xiàn)信號輻射性能好壞的測試。
不管是對于基站或是終端來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)是其重要的組成部分，對其性能的測試必須包括天線(xiàn)的特性。只有通過(guò) OTA 空口測試才能得到無(wú)線(xiàn)設備的最終性能。
【 問(wèn)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 就是在暗室中準確地對無(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(wú)線(xiàn)傳輸環(huán)境的模擬。
國際標準化組織對于 MIMO OTA 測量方法的討論從2009年就開(kāi)始了，當時(shí)有多個(gè)方法被同時(shí)提交討論，現在仍然在 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框圖。
【 問(wèn)題 3 】什么是輻射兩步法 MIMO OTA 測試？能為行業(yè)帶來(lái)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(xiàn)特性的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)信道進(jìn)行卷積，然后通過(guò)測量天線(xiàn)發(fā)射出來(lái)，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(lái)優(yōu)勢，可以總結成以下5點(diǎn)：
? 首先，如文章開(kāi)篇所提到的，輻射兩步法的測量結果，和已經(jīng)成為 CITA MIMO OTA 測量標準的多探頭方法（MPAC），測量結果的一致性是被 3GPP 認可的；
? 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 測試方案?？梢灾赜迷鹊?SISO 暗室，只需要做軟件升級；
? 此外，測試的不確定度小。測量系統搭建簡(jiǎn)單，校準簡(jiǎn)單易行。所有 MIMO OTA 方案中唯一的單個(gè)儀表的測量方案，系統搭建和校準非常簡(jiǎn)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(shí)現對信道模型從 2 維到 3 維的擴展。
【 問(wèn)題 4】未來(lái) 5G OTA 測試中，我們可能會(huì )遇到的挑戰？
在 4G 之前，OTA 測試主要針對終端。在 4G 時(shí)代，由于基站側射頻和天線(xiàn)有連接的接口， 對基站側射頻指標的測量主要是通過(guò)線(xiàn)連的方式進(jìn)行的，基站天線(xiàn)部分的性能用傳統的天線(xiàn)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。
5G 時(shí)代，無(wú)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，基站側的大部分指標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，我們都將遇到非常大的挑戰。
我們認為這些挑戰從宏觀(guān)上來(lái)分析可以被分為三類(lèi)
第一類(lèi)：測量指標的定義
① 雖然在標準化組織針對基站和終端側已經(jīng)有了一些基本的測量指標的定義， 比如 EIRP, EIS. 但是還有一些測量指標的定義沒(méi)有完全確定下來(lái)；
② 測試 Massive MIMO 的性能時(shí)，如何分解最終的性能指標與單個(gè)天線(xiàn)陣元的指標之間的關(guān)系；
③ 系統最終的性能與單個(gè)元器件之間性能指標的定義關(guān)系；
④ 最終場(chǎng)測與實(shí)驗室測試指標的性能關(guān)系；
⑤ 在可以做線(xiàn)連的射頻指標測試情況下，最終空口測量結果和線(xiàn)連測試結果之間的關(guān)系。
第二類(lèi)：測量方法的選取
首先是暗室（或者是場(chǎng)）的選取，雖然在已有的 AAS 測試系統中，已經(jīng)有了關(guān)于遠場(chǎng)/近場(chǎng)/緊縮場(chǎng)/一維緊縮場(chǎng)等的很多討論，也有了一些對輻射功率和靈敏度測量所需用場(chǎng)的建議，但是這些場(chǎng)都各有優(yōu)缺點(diǎn)。在搭建具體的測量系統時(shí)，都會(huì )碰到各自的挑戰。
在未來(lái) 5G 的系統中，由于器件的高度集成，空口測試時(shí)有很多有源器件，而傳統的天線(xiàn)測量主要是做無(wú)源測試。怎么解決多通道有源器件的空口校準問(wèn)題也是很大的挑戰。
當測量通道數非常多的時(shí)候，怎么提供經(jīng)濟有效的測量方案來(lái)控制可以接受的測量成本和測試時(shí)間 。
選取什么樣的測量方法可以盡量做到實(shí)驗室的測試結果與現場(chǎng)測試結果的匹配
第三類(lèi)：測試接口的改變
未來(lái) 5G 由于走向高頻段，射頻前端和天線(xiàn)高度集，沒(méi)有傳統上用來(lái)測量射頻指標的接口，這樣意味著(zhù)原來(lái)在線(xiàn)連方式下做的各通道的射頻指標的測量要移到空口下去做。這個(gè)測量接口的改變會(huì )給射頻性能測量帶來(lái)很大的挑戰。
5G 為了針對各種應用，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。
在標準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(chǎng)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)習熱情都很高漲，但篇幅限制，這里只能節選采訪(fǎng)中的部分精華。
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