电子产品世界

*基金项目：中国电科集团发展资金项目，5G专网多通道基站综测仪

作者简介：王先鹏（1986—），男，通信作者，硕士，工程师，主要研究方向：5G NR/LTE移动通信测试系统开发，E-mail:wangxianpeng86@163.com。

0   引言

随着5G 技术的不断成熟和5G 的商用部署，我国5G 终端产业得到了快速的发展，使得5G 终端的种类和形式更加丰富化、多样化，5G 终端产品也将大规模生产。从市场统计看，5G 移动终端设备类型已超过14 种，产品的数量和种类已达到180 多种，特别是5G 智能手机的出货量出现了大幅增长。5G 终端良好的发展势头给5G 全场景生态带来快速发展，同时也给5G 终端测试带来了极大挑战。5G 关键技术包括灵活的参数集和带宽部分、毫米波和大规模MIMO 多天线技术等[1-2]。对于Sub 6G 频段，灵活的参数集支持15/30/60 kHz 的子载波间隔，支持256QAM 的高阶调制和高带宽配置等特性，对5G 终端测试分析装置的工作频段、分析带宽和测试能力均提出了更高的要求[3]。特别是大规模MIMO技术在5G 终端上的应用，使终端产品翻倍，增加天线数量和射频相关的器件。因此，5G 终端产品的生产测试需要更高效的测试设备和解决方案。5G 终端综合测试装置和先进测试技术是终端生产线不可或缺的工具或设备^[4]。目前市场上5G 终端综合测试的仪表品类很多，大部分是国外仪表。国外仪表厂商也在积极构建基于云测试的一体化测试解决方案。综上所述，本文在传统5G 终端综合测试仪表设备设计理念的基础上，结合云测试技术^[5] 设计了一种分布式5G 终端综合测试装置，实现了终端产线的云测试管理和测试数据的大数据分析功能，提高了5G 终端产线的测试效率。

1   5G终端综合测试平台设计

1.1 测试平台总体设计

5G 终端综合测试平台架构如图1 所示，从系统层面来说可以分为3 部分，即由测试任务控制中心构成的应用域、基于云测试技术形成的网络服务域和5G 终端综合测试装置构成的系统集成域。测试任务控制中心构成的应用域主要根据产线任务分配、可用资源、产能和发货量等形成生产任务列表，经云测试服务器构建的网络服务域发往各终端产线执行生产任务。基于云测试技术构建的网络服务域主要完成对各个终端产线的测试业务调度、测试资源管理、消息分发、产线实时监控、收集和存储各产线终端生产中的测试数据到数据库，并进行数据统计整理等，同时采用大数据技术完成数据的分析和故障诊断，实现各终端生产线的高效生产和管理。5G 终端测试装置构成的系统集成域主要是将各终端产线测试工位上的5G 终端测试装置连接到云端，实现远程操控、在线调度和测试数据实时上传与存储。5G 终端综合测试装置作为测试的核心执行机构采用分布式设计理念，可以实现终端生产线的大规模部署，使产线测试更高效，运维更方便，亦可配合产线智能机器人手臂实现无人化生产线管理。本测试平台将云测试核心技术、分布式嵌入式技术、无线通信技术、传感器技术、5G终端综合测试装置先进的设计技术进行了充分融合，实现了5G 终端生产测试技术的智能化管理。

图1 基于云测试的5G终端综合测试平台架构框图

1.2 5G终端综合测试装置设计

5G 终端综合测试装置核心测试执行机构实现基本测试业务和终端信号数据的采集，其原理框图如图2所示。

在终端测试产线上，每个测试工位上均有一个工业计算机模块用于控制测试夹具和被测终端。本文采用软件虚拟测试技术，在工业计算机上实现了测试工位与5G 终端综合测试装置的智能联控，对测试工位的测试业务进行合理的调度和分配。整个测试装置包含5G 基带处理模块（由ARM+FPGA 构成）、射频发射通道模块、射频接收通道模块、开关功分板模块、高性能本振模块、终端测试装备夹具以及软件虚拟测试控制模块等。5G 基带处理模块完成5G 下行信号的发射和5G 上行信号的解调分析处理等。射频发射通道模块完成FPGA 发射的中频信号到射频信号的转换。射频接收通道模块完成射频信号到中频信号的转换。开关功分板模块实现发射信号的8 路功分独立输出和8 路接收信号的快速开关切换接收处理。终端测试装备夹具实现终端产品的固定、同步控制以及终端射频信号输入输出等。软件虚拟测试模块实现测试任务的分解，按照测试指标要求调度、执行各个测试项，并实现测试数据的本地化处理、实时上传等工作。

图2 5G终端综合测试装置原理设计框图

1.3 终端发射机和接收机测试实现

终端接收机测试的具体实施过程是根据构建的测试场景，设计配套的5G 下行波形文件，经过基于VXI-11 协议开发的通信模块传递到5G 基带处理模块的ARM 中；由ARM 根据传递的信息将波形文件数据写入5G 基带处理模块FPGA 的DDR 中；FPGA 按照单次触发发射或者连续发射1 474.56 MHz 的中频信号到达射频发射通道中，经射频连接电缆（开关功分板模块8 端口与夹具的8 个探针端口用射频电缆连接），到达夹具探针，最后由终端捕获信号，终端完成同步后发送上行信号或进行最大输入电平测试（测试误码率）、参考灵敏度测试（测试误码率）和RSSI 检测等。

终端发射机测试按照测试场景要求由软件虚拟测试模块经夹具外的USB 线配置终端测试参数，由终端接收下行信号并同步后，按参数进行上行信号发射；通过夹具探针、射频电缆到达开关功分板的8 个天线端口中的其中一个端口，经接收通道变成983.04 MHz 的中频信号，输入到5G 基带处理模块的FPGA 中；FPGA 完成中频信号的功率触发同步、频偏估计、信道估计、均衡、解预编码等5G 信号物理处理过程后，分为时域功率与开关时间模板计算、频域FFT 变换、占用带宽OBW、带内平坦度、邻道泄露抑制比ACLR、频谱发射模板、EVM 解调分析、IQ 星座图等测试例计算，统计测试结果反馈到软件虚拟测试模块，最终发往云测试服务器进行存储与分析。

图3 Web显示UE发射的5G信号测试结果图

2   测试结果web显示

测试结果数据可以通过web 网页进行访问查看，测试结果数据如图3 所示。通过这些上报的测试数据能够检测测试结果对3GPP[6-7] 标准的符标性，使用大数据分析技术可以从统计学的角度实现终端性能的评估，帮助产线更好地生产5G 终端产品。

3   结束语

本文结合终端产线测试需求，提出了一种基于云测试的5G 终端综合测试装置的设计，有效提高了产线测试效率，实现了终端生产测试的智能化管理。

参考文献：

[1] 刘祖深.5G测试仪器关键技术研究与产品开发[J].电子技术应用,2020,46 (05):1-8,13.

[2] 王健.5GNR基站测试解决方案[J].信息通信技术与政策,2019(12):88-92.

[3] 任海英,苏赓,吴荻,等.基于终端测试视角的5G关键技术研究[J].现代电信技术,2017,47(3):51-54.

[4] 李卫,李永振.基于TTCN的5G NR终端一致性测试模型研究[C].5G网络创新研讨会(2018).

[5] 丁超,唐力伟,邓士杰,等.基于云测试的自动测试系统体系架构研究[J].计算机测量与控制, 2015, 23(05):1506-1509.

[6] 3GPP TS 38.521-1 V15.1.0 NR.User Equipment(UE) conformance specification;Radio transmission and reception;Part 1:Range 1 standalone (Release 15)[S],2018.

[7] 3GPP TS 38.521-2 V15.1.0 NR.User Equipment(UE)conformance specification;Radio transmission and reception;Part 2:Range 2 standalone(Release 15)[S],2018.

（本文来源于《电子产品世界》杂志2021年7月期）

关键词： 云测试 5G NR 终端测试 202107