隨著移動通信技術的飛速發(fā)展，5G憑借著高速率、低時延、高移動性等諸多優(yōu)勢，逐漸進入社會的各個角落，與每個人緊密相連。而由于5G引入了天線陣列、波束賦形等技術使得終端設備的日益復雜化，終端的研發(fā)與認證對于測試環(huán)境的要求和以往有很多的不同。本文主要討論Sub-6G下的終端OTA測試方案。
為什么要進行OTA測試
以往的研發(fā)階段測試，由于射頻模塊與天線分開，傳導方法可以簡單直接地驗證終端的射頻指標。但是傳導測試無法將天線因素對整機性能的影響考慮在內(nèi)，甚至無法完整驗證出整機內(nèi)部不同功能單元的干擾情況。如果需要驗證終端無線空口性能的場景以及驗證人體對手持、可穿戴類設備的影響，往往需要用到OTA測試。
OTA測試是被測設備通過OTA（over the air）即空中接口的方式實現(xiàn)與測試儀表連接，對被測物的天線性能進行測試。通過OTA測試我們可以評估被測物作為一個整體的輻射和接收性能。由于OTA測試相比于射頻傳導測試更接近產(chǎn)品的實際使用場景，可以完整驗證各種因素對整機性能的影響，最終為終端產(chǎn)品的無線性能優(yōu)化提供依據(jù)與方向，所以OTA測試是終端檢測中必不可少的一環(huán)。
如下圖所示，OTA測試在終端的研發(fā)和認證環(huán)節(jié)中占比逐漸增多， 5G毫米波階段的測試都會采用OTA方法進行測試。
5G的測試需求日漸增多，OTA測試主要參考的3GPP與CTIA的相關標準在不斷更新?，F(xiàn)如今已經(jīng)有多家運營商將Sub-6G OTA測試納入認證范疇，如北美的AT&T，T-Mobile，歐洲的Vodafone等。隨著認證法規(guī)的逐步完善， OTA測試受到通信行業(yè)的廣泛關注與重視。
OTA測試場
為了避免空間干擾信號與多徑效應，OTA測試會在微波暗室中進行。依靠微波暗室提供空曠的“自由空間”條件，在暗室內(nèi)測試可以免受雜波干擾，提高被測設備的測試精度和效率 。
4G時代的OTA暗室主要有兩種：單探頭暗室和多探頭暗室。單探頭暗室中只有一個探頭用于測量被測物的性能指標。多探頭暗室則是有多個探頭對被測物進行測量。相比于單探頭暗室，多探頭暗室測量準確度高、測試時間短，可以支持測量更多的測試場景，在4G時代是主流的測試暗室。
5G引入了更高的頻率，更寬的頻譜范圍，對測試環(huán)境有了更高的要求；波束賦形技術與大規(guī)模天線陣列等新的技術使得測試的難度大大提升。由于OTA測試主要在輻射場中測量，而輻射場又根據(jù)距離分為輻射近場和輻射遠場。按照輻射場劃分，目前5G主要的測試場有三種：
近場暗室：近場的優(yōu)勢是占地小，測試路徑的損耗較小；劣勢則是由于距離過短，近場的特性導致近場的測量結果往往是不可預測的，會隨著天線周圍環(huán)境的微小變化（例如，饋線的電路）和位置變化而變化。[ZW10] 對于有源指標難以推廣到遠場得出遠場的結果，近場環(huán)境也難以添加干擾源使得近場難以進行干擾測試。
近場暗室示意圖
遠場暗室：遠場比較接近真實的環(huán)境的場的傳播環(huán)境，在遠場條件下的測試更易于測量天線相關的指標；但是由于測試距離隨著被測物尺寸的增加而變得很大，遠場環(huán)境及場地的成本會非常高昂，同時測量路徑損耗也會很大，對測量的結果會有相當大的影響。
緊縮場暗室：緊縮場是等效的遠場，利用金屬反射面將球面場轉(zhuǎn)換為平面場，與遠場環(huán)境相比極大的減小了對測試場地的要求；劣勢則是對于波束的要求較高，難以創(chuàng)建多用戶的場景，同時對于反射面的工藝要求高，增加了安裝與維護的成本。
OTA測試指標
OTA考量天線的性能，主要有兩個部分：發(fā)射端和接收端。
發(fā)射端主要測量功率相關的指標。
TRP：總全向輻射功率（Total Radiated Power），通過不同的角度的位置(θ, φ)測量EIRP，得到整個輻射球面的發(fā)射功率，再進行面積分得到TRP。TRP反映被測整機的發(fā)射功率情況，與手機在傳導情況下的發(fā)射功率和天線輻射性能相關。
EIRP：等效全向發(fā)射功率（Equivalent Isotropic Radiated Power），即某個方向天線的發(fā)射功率，為TRP的基本構成單元。
接收端主要測量靈敏度相關的指標。
TIS：總全向接收靈敏度（Total Isotropic Sensitivity），通過不同的角度的位置(θ, φ)測量 EIS，得到整個輻射球面的接收靈敏度，再進行面積分得到TIS。TIS與被測設備的傳導靈敏度相關，天線的輻射性能以及天線隔離度會影響到TIS的性能。
EIS：等效全向接收靈敏度（Equivalent Isotropic Sensitivity），即某個方向天線的接收靈敏度，為TIS的基本構成單元。
吞吐量測試：測量特定場景下（SISO/MIMO）的數(shù)據(jù)吞吐量。
靈敏度衰減測試（Desense）：測量不同信號間的無線干擾情況。
Sub-6 GHz OTA測試解決方案
安立公司的MT8000A支持5G NSA與SA兩種組網(wǎng)方式，模擬基站功能，實現(xiàn)射頻、協(xié)議、波束測試及波束賦形評估等測試方案。MT8000A與ETS-Lindgren、MVG、BlueTest、GTS等主流廠家廠商合作，提供完備的5G OTA測試解決方案，并且支持在現(xiàn)有的4G OTA系統(tǒng)上進行升級。安立公司的MT8000A已為國內(nèi)主流終端廠商、天線廠商、認證實驗室等提供成熟的OTA解決方案，并獲得一致好評。
