揭秘罗德与施瓦茨5G终端研发测试方案

修志华

在过去的十年，LTE在全球范围内取得了巨大的成功。5G作为新一代基础技术，在万众瞩目中加速商用。2019年，全球已有超过30家运营商发布了5G商用，6月6日，中国工信部向四家运营商正式发放5G商用牌照，这是全球5G发展的标志性事件——中国5G时代正式开启。

3GPP针对5G NR网络部署方式定义了两种类型：NSA和SA。另外，5G NR根据使用的频段范围，分为FR1以及FR2。

随着5G网络在全球的快速部署，首批5G终端的竞争性布局已提前开始。2019年，超过40家终端厂商宣布正在开发各种类型的5G终端产品或者已经商用，预计2020年的5G手机出货量将达2亿部，2021年将达4.5亿部， 2022年将进一步增长至7.5亿部。

作为新一代的移动网络通信技术，为保证5G NR终端的功能以及高性能，对5G NR终端进行充分的测试，将显得极为重要。R&S公司作为全球领先的测试测量仪表供应商，具有强大的研发和生产实力，可以为5G NR FR1/FR2的NSA/SA终端提供仿真、设计、研发、生产、测试等一系列的测试测量解决方案，可以满足客户各个阶段的需求。本文主要介绍R&S公司针对5G NR FR1频段终端产品的研发测试方案。

R&S 5G NR终端信令测试平台

R&S公司在现有的支持LTE终端信令测试的CMW500/CMWflexx基础上，增加一台支持5G NR信令的CMX500，组成支持5G NR终端信令测试的方案，该方案支持5G NR FR1/FR2终端的NSA/SA信令测试。

其中，CMWflexx系统由CMWC主控机、CMW-Z24射频合路器和若干台CMW500组成。CMX500是专为5G NR信令而最新设计的测试仪，拥有多核CPU和大量基于FPGA的加速器，性能极高;支持20Gbps以上的端到端速率，满足5G NR的高速率测试需求;采用模块化设计并使用可扩展的架构，可满足多种应用。该系统除了测试5G NR，仍然可以用来测试传统的2G/3G/4G或蓝牙、Wi-Fi等技术和应用，具有极大的灵活性。

R&S 5G NR FR1终端信令测试方案

利用上述CMX500/CMW500 5G NR终端测试平台，可以实现5G NR终端的信令、射频、数据应用等多方面的测试。

使用WebGui测试5G NR信令

与CMW500提供2G/3G/4G终端的信令测试类似，CMX500/CMW500提供针对5G NR 终端的信令测试方案。不同的是，CMX500/CMW500将采用新式的基于Web的用户界面。WebGui界面清新而整洁，并且功能强大，容易操作，可以通过简单的设置，即可测试与终端的信令连接。用户可以放大/缩小操作的窗口、任意拖拽不同的窗口、按照用户的需求组织自己的视图。

使用xLAPI进行5G NR终端协议研发测试

CMW500提供MLAPI/LLAPI用于测试2/3/4G终端协议栈功能，类似地，CMX500/CMW500提供xLAPI用户编程接口，用户可以基于该API编写需要的测试脚本，用于测试仪表与5G NR终端的交互。可用于验证5G NR终端的信令功能，如连接建立和释放，连接重配置，状态处理和移动性等，和传统的2G/3G/4G如何交互是对5G NR终端信令测试的另外一个需求。基于xLAPI脚本，可以测试信令上的各种正常和异常流程，也可用于测试应用层的一些服务，如iperf灌包速率、ftp上传/下载速率测试、HTTP访问等等。

使用Sequencer编辑测试场景及测试序列

CMX500/CMW500在WebGui中提供Sequencer软件并提供模块化的事件，用户可以使用图形化的界面，对事件进行组装、修改参数即可轻松地创建所需的测试场景。使用Sequencer编写测试场景，完全基于图形化的操作界面，不需要任何的编程经验，简单易用。使用Sequencer编辑测试用例，可用于信令测试、数据应用测试、射频测试等。

另外，Sequencer也用于編辑测试序列，结合自动化测试工具，可以实现一键点击自动化测试功能，极大地方便用户测试。

R&S 5G NR FR1终端射频测试方案

作为5G NR终端信令综测仪，能够测试5G NR终端在信令连接条件下的发射机/接收机的射频指标是CMX500/CMW500的首要功能。与CMW500测试2G/3G/4G类似，CMX500/CMW500依然采用独创性的Multi-evaluation概念，即可以通过一次采样，同时对所有的LTE或5G NR的发射机项目（如Power，SEM，EVM，ACLR等）进行测试，大大地提高测试速度。

CMX500/CMW500也可以测试5G NR终端的接收机性能，如参考灵敏度、最大输入电平等射频指标的测试。

R&S公司提供射频自动化测试软件Contest Lite，用户只需选择频段、信道及带宽等配置，即可对终端射频是否符合规范做预认证测试。该工具提供全面的测试报告，可用于早期验证阶段，在执行更复杂的系统测试或验证之前，提供有用的信息。

R&S 5G NR FR1终端数据应用测试方案

CMX500/CMW500在完成5G NR终端射频、协议全方位测试的基础上，通过系统内置的数据应用单元及相关软件，更可以对5G NR终端进行各种数据应用测试，如ping包测试、Iperf上下行吞吐率测试（NR单小区TCP或UDP可以测试到2Gbps以上）、FTP上传下载测试、HTTP服务、IMS服务等。另外，由于提供了图形化的用户界面，通过简单的操作就可以进行设置并得到直观的显示结果，从而让用户在实验室就可以方便地验证终端的数据性能。

无线信号在传播过程中，会经历各种复杂的信道环境以及噪声的干扰。能够模拟这些信道和噪声场景下，对5G NR 终端的功能及性能进行测试，对5G NR终端用户的实际体验将很有帮助。CMX500/CMW500内置了衰落模拟单元，可以模拟3GPP定义的衰落信道模型及噪声，从而测试5G NR终端在这些信道条件下的性能，如在各种衰落场景时的解调性能、各种信噪比条件下终端的误码率及物理层速率、各种信道条件下的端到端速率等。

本文简要介绍了R&S公司提供的针对5G NR FR1终端研发的多种解决方案。另外，只需要在CMX500中扩展中频模块并增加OTA测试的暗箱，CMX500/CMW500测试平台即可完美支持5G NR FR2终端的测试需求。该平台也将被广泛用于5G NR 终端的协议/射频/RRM一致性测试、LBS、数据性能和网络运营商的补充测试。