第5代移动通信测试技术

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1、第5代移动通信测试技术针对第五代移动通信(5G)技术发展的趋势，分析了5G的发展为测试系统带来的新需求和挑战。针对挑战，提出了可持续发展的测试生态系统的概念，从软件和硬件两个方面具体探讨了“以软件为核心”和“以大规模多输入多输出空口(MIMOOTA)为基础”两大特征。在以软件为核心测试方式部分详细探讨了基于现场可编程门阵列(FPGA)的知识产权部署到测试管脚(IPtothePIN)和支持并行测试和海量信号处理的异质计算两项技术。测试生态系统；异质计算架构；大规模多输入多输出空口测试目前亟需研究适合5G总体目标的评估指标体系及评估方法；根据5G无线网络和传输关键

2、技术的特征［3］，研究5G仿真方法；通过并行计算、图形处理器、现场可编程门阵列(FPGA)硬件板卡等加速方法和动态建模等手段，建设5G测试平台和进行5G候选关键技术评估；研究5G移动通信网络和传输技术的评估与测试方法，完成对5G移动通信关键技术评估与测试研究［1-3］。15G测试需求与挑战(1)大规模多输入多输出多通道测试需求中国5G技术定义未来5G基站侧协作天线数不少于128个。这种大规模多输入多输出(MIMO)技术对天线数量的要求大大超过传统技术对天线数目的要求，天线个数上升到百位级，无论是测试通道数，多通道间的同步、隔离，多通道数据的存储都对测试提出了严

3、峻的挑战与考验。(1)高速、海量数据测试需求中国5G技术定义未来5G频谱及功率效率较4G提升10倍。同时，5G时期移动视频、网页浏览以及P2P业务等将成为移动数据的主要部分，因此，终端设备相关数据急速增长。如何实时捕获、分析、存储和管理这些海量数据是对5G测试系统的考验。(2)多应用场景与多技术标准共存测试需求未来5G中不但包括现有3G、4G等无线接入技术，还可能将增添诸如设备间直接通信(D2D)、机器间通信(M2M)等物联网技术。5G的高融合性不但是多种接入技术的融合，也意味着应用场景也将丰富多样［4］。同样测试系统所支持的技术标准和应用场景也将随之大幅增加

4、。(3)高频段和绿色通信测试需求目前，6GHz以下低频段基本被分配完毕，三星公司率先在28GHz高频段上进行了研究［5］。同时未来无线通信中更加注重对能耗的分析［6-7］，国际上已经开展诸多绿色通信的前期研究［8-11］。因此，5G技术不但对高频段技术测试，也对系统能耗测试提出了相应需求，所以，5G测试技术所支每一代移动通信的技术发展都有一个生命周期，在周期内发展和演进直至被新技术吸收或淘汰。同样测试技术也要支持通信技术的整个生命周期的测试需求。由于被测技术的飞速发展，测试技术或系统也不再是一个一成不变的系统，取而代之的是一个无论在硬件还是在软件方面都超前被测

5、技术的可持续发展和演进的集成测试平台。5G集成测试平台是一个可持续发展的测试生态系统，它将继承可扩展性、灵活性、可自定义等的优点。其中，“以软件为核心”和“支持大规模天线空口(OTA)”测试是这个生态系统的两大关键特征。2以软件为核心的测试生态系统如何跟上多种通信技术和标准快速发展的步伐、如何提高高昂的测试预算性价比、如何灵活而可重定义测试需求或方法、如何有效利用多核技术、如何采用实时处理技术提高测试吞吐量等问题的参考答案都会聚焦到“以软件为核心”的解决方案上。2.1基于FPGA的IPtothePIN技术几十年来，电子和通信行业一直追求：设计与测试齐头并进的理

6、想状态。鉴于设计和测试领域的不同，这个目标一直难以迖到。在设计阶段，最新的电子设计自动化(EDA)软件被应用于系统级的设计，而测试领域则略显独立和滞后。因此，当针对最新的以软件为中心的电子通信设备时，还需要重新寻找测试解决方案。采用系统级的方法，设计和测试的概念融为一体，以及将软件架构向FPGA扩展是平衡两个领域发展，提高通信测试效能的有效手段之一。实现设计与测试集成的方法是将设计的知识产权（IP）内核同时部署到被测设备（DUT）与集成测试平台上，这种部署过程被称为知识产权部署到测试管脚（IPtothePin）,因为它使测试者自定义的软件IP能够尽可能地接近集

7、成测试平台的硬件I/O引脚。这些软件IP可以包括：数据采集、信号生成、数字协议、数学运算、射频及实时信号处理等。无论是单个设备的原始数据处理吞吐量还是功耗，FPGA均已胜过数字信号处理器、传统处理器甚至图形处理器。IPtothePin技术的具体实现可用“V型图”来表示，如图1所示。设计的每个阶段都有相对应的验证或测试阶段。通过共享IP，设计和测试团队可以沿着V图两个边分别前进，从最顶层的建模、设计到最鹿层的实现，在每个阶段进行对应的测试。2.2支持并行测试和海量信号处理的异质计算技术异质计算架构是一个用于在不同的计算节点之间分配数据处理任务以及程序执行任务的系

8、统，让每个节点来处理最恰当的测试和计算