為滿足5G毫米波測試需求,北京郵電大學和中國信通院緊密合作、共同開發建設了具有國際領先水平的5G毫米波OTA端到端性能測試平臺。該平臺歷時近一年時間,完成了理論研究、仿真驗證、系統設計、硬件搭建、測試集開發和端到端及可靠性驗證等多項工作,在IMT-2020(5G)推進組組織下,在5G增強技術研發試驗中,完成了華為、中興、愛立信等5G毫米波基站OTA性能測試,以及海思、高通、vivo、一加等公司的5G毫米波芯片和終端的OTA性能測試。這是全球范圍內首次多廠商5G毫米波OTA端到端性能測試,填補了全球產業5G毫米波OTA性能測試的空白,基本解決了5G毫米波發展中OTA測試的短板和“卡脖子”問題,為推動5G毫米波產業發展和提升毫米波產品性能做出了重要貢獻。
圍繞5G移動通信、工業互聯網等國家重大科技領域,北京郵電大學和中國信通院于2019年3月簽訂了戰略合作協議。北京郵電大學擁有“信息與通信工程”國際一流學科,科研實力深厚;中國信通院是我國唯一的國家級電信研究機構,擁有信息通信行業的技術領導力和廣泛的國際影響力。雙方強強聯合,達成了共建5G OTA測試平臺的合作意向。北京郵電大學團隊充分發揮在信號處理和信道OTA建模方面的研究積累,重點研究5G毫米波OTA測試原理;中國信通院團隊負責全系統的方案設計論證和開發集成實現,負責測試規范研制和端到端及可靠性驗證等工作;雙方緊密協作,高效率、超水平地完成全部項目合作目標,成為教研合作和成果轉化的典范。
5G引入了大規模MIMO和毫米波等新技術,傳統的面向4G系統性能和射頻性能的測試技術無法支撐5G的測試需求。一是大規模MIMO基站端口數量眾多,如果全部采用線纜連接的方式,將造成測試效率低下且成本昂貴;二是毫米波頻段射頻連接口的衰減十分嚴重,毫米波基站和終端設備取消了射頻連線接口。造成傳統的基于射頻連線的傳導測試方法失效。為了推動5G基站、終端、芯片的技術研究和設備研發,基于OTA方式的全新系統測試方法,成為業界公認的5G毫米波唯一可行的測試方案,因此急需研究毫米波系統的測試理論、實現方案和關鍵技術,構建毫米波測試系統,而之前3GPP等國際標準化組織尚未提出5G毫米波OTA的標準測試方法,全球各大廠商尚未形成毫米波OTA測試的成熟方案。
北京郵電大學團隊在研究毫米波OTA測試技術中發現:主要難點一是探頭位置選擇和權重優化,在充分考慮毫米波波束賦形技術特征的基礎上,提出了以復現目標信道空間譜為目標的OTA信道重構準則,提高了毫米波波束賦形技術特征下的信道復現精度;二是5G毫米波鏈路的基站和終端因均缺乏射頻物理接口必須采用OTA方式,提出了基于雙暗室的OTA信道重構模型,并在平臺建設中得以成功應用,驗證了方案的有效性。上述成果由北京郵電大學和中國信通院共同發表于《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》和《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters》等相關領域的權威期刊,上述核心算法對5G毫米波OTA測試平臺開發提供了重要的理論支撐。
經過近一年時間的建設,5G毫米波OTA端到端性能測試平臺于2020年初在北京郵電大學宏福校區建成,投入的平臺建設費用超過3000萬元。平臺具備毫米波全波段暗室、三維可重構探頭墻、高精度轉臺等完善的實驗環境,聯接5G核心網和基站設備,采用高端信道模擬器等先進儀表,全面支持5G毫米波主流頻段,支持3GPP全部毫米波信道衰落模型,支持5G基站、終端、芯片等多種形態設備的射頻和性能的綜合測試。
今后,北京郵電大學和中國信通院將聯合相關單位進一步開展高水平的產、學、研、用合作,踐行國家創新驅動發展戰略,服務于經濟建設主戰場的重大需求,為5G產業發展提供智力支撐,助力國家5G新基建順利實現。
責任編輯:tzh
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