5G终端射频及协议测试技术与实践

终端射频及协议性能是5G通信功能的基础，也是法规测试、一致性测试、运营商准入测试中最主要的内容，相关认证既是市场准入的门槛，也影响到产品的生命周期。《5G终端射频及协议测试技术与实践》作者深入探究了5G终端射频及协议性能测试技术的各个方面，从测试的基本原理、测试方法、测试流程以及测试实战等多个角度进行了全面阐述。
《5G终端射频及协议测试技术与实践》介绍了无线通信终端测试认证体系，并对测试认证体系中的标准化组织、认证机构、测试设备供应商进行了详细介绍。在此基础上，详尽描述了5G终端射频测试和协议测试，尤其是针对5G引入的毫米波测试，由于其与传统的传导射频测试方式有较大差异，对此部分内容进行了重点论述。
《5G终端射频及协议测试技术与实践》介绍了与5G终端射频及协议测试的各方面知识，可以作为通信测量工作的入门图书，也可为无线通信领域的广大科技工作者、管理人员提供有益的经验。

终端射频及协议性能是5G通信功能的基础，也是法规测试、一致性测试、运营商准入测试中最主要的内容，相关认证既是市场准入的门槛，也影响到产品的生命周期。 《5G终端射频及协议测试技术与实践》是“5G先进技术丛书·测试认证系列”之一，介绍了无线通信终端测试认证体系，并对测试认证体系中的标准化组织、认证机构、测试设备供应商进行了介绍。在此基础上，详细介绍了5G终端射频测试和协议测试，尤其是针对5G引入的毫米波测试，由于其与传统的传导射频测试方式有较大差异，对此部分内容进行了重点论述。 《5G终端射频及协议测试技术与实践》的读者对象是终端测试工程师，也可以是5G终端研发人员，终端制造商中负责产品认证相关工作的人员也可以将《5G终端射频及协议测试技术与实践》作为参考书。

孙向前
中国信息通信研究院泰尔终端实验室无线与移动部主任，高级工程师，中国通信标准化协会、中国通信学会、中国无线电协会、中国质量检验协会成员。现担任CCSA TC9 WG4组组长，主要从事无线通信、电磁兼容和信息技术设备安全的检测、研究及标准化工作。先后主持了该领域多项国际、国家和行业标准的编写工作，获省部级科技进步一等奖2项，发表论文20余篇，拥有多项专利。

周宇
中国信息通信研究院泰尔终端实验室高级工程师，主要从事无线通信领域前沿测试技术研究工作。多年来深耕移动终端射频、协议、机卡接口和应用等一致性测试技术研究，多次参加3GPP RAN5、GCF/PTCRB等标准和行业组织会议，输出文稿10余篇，在国内外以第一作者和通讯作者身份发表论文10余篇，获得国家专利2项，软件著作权2项。以项目主要负责人和技术骨干身份，主持和参与完成多个国家级和省部级重大专项项目。近年来重点研究和建设5G一致性测试技术能力，提升国内检测实验室国际领先地位，助力移动终端5G检测技术高质量发展。

买望
中国信息通信研究院高级工程师，长期从事移动通信技术研究工作，跟踪国内外相关标准规范，参与国际标准的编写及在仪器仪表上验证测试的工作，作为技术骨千参加多个国家级重大专项和工信部5G技术研究项目，具有非常丰富的终端项目经验。长期参加全球认证论坛GCF会议，推动国际技术标准和测试验证方案的成熟落地。目前的研究方向主要聚焦在国际运营商领域的标准研究和终端认证工作，助力中国通信企业走向海外市场，做强“中国制造”。

第 1 章  无线通信终端测试认证综述
1.1    无线通信终端测试认证体系
1.1.1    从产品生命周期的角度看测试
1.1.2    从第三方检测实验室的角度看测试
1.1.3    测试认证体系
1.2    测试认证类型
1.2.1    法规测试
1.2.2    一致性测试
1.2.3    运营商准入测试
1.3    测试技术概述
参考文献

第 2 章  终端通信性能标准化工作
2.1    标准化组织
2.1.1    3GPP
2.1.2    CCSA
2.2    无线通信终端性能测试标准

第 3 章  GCF/PTCRB 及测试设备供应商
3.1    GCF/PTCRB
3.1.1    GCF
3.1.2    PTCRB
3.1.3    验证流程
3.1.4    TTCN 和 5G 终端协议一致性测试框架
3.1.5    测试标准版本
3.1.6    验证报告的提交和批准
3.1.7    测试用例分类
3.1.8    持续改进机制
3.2    5G 测试设备供应商
参考文献

第 4 章  5G FR1 射频测试
4.1    FR1 基础参数
4.1.1    工作频段
4.1.2    物理层参数
4.1.3    信道带宽
4.1.4    信道栅格与测试频点
4.1.5    测量公差
4.1.6    LTE 锚点不可知法
4.2    FR1 发射机测试
4.2.1    输出功率
4.2.2    输出功率动态范围
4.2.3    发射信号质量
4.2.4    发射杂散
4.3    接收机
4.4    解调性能和 CSI 上报
4.5    无线资源管理
4.5.1    小区切换
4.5.2    随机接入
4.5.3    定时测试
4.5.4   NR 测量程序
4.5.5    测量性能要求
4.6    FR1 射频法规类测试方法及常见问题解决方案
4.6.1    CE 测试
4.6.2    FCC/ISED 测试
4.6.3    FCC/ISED 常见问题解决方案
参考文献

第 5 章  毫米波 FR2 射频测试
5.1    FR2 基础参数
5.1.1    工作频段
5.1.2    信道参数
5.1.3    波束赋形
5.2    FR2 测试方法及条件
5.2.1    OTA 测试方法
5.2.2    基本 OTA 参数
5.2.3    坐标系
5.2.4    测量网格
5.2.5    工作电压与温度
5.3    射频发射机测试
5.3.1    发射机测试通用配置
5.3.2    输出功率
5.3.3    输出功率动态范围
5.3.4    发射信号质量
5.3.5    发射杂散
5.4    射频接收机测试
5.4.1    射频接收机测试准备
5.4.2    接收机射频一致性测试
5.5    解调性能测试
5.5.1    测试方法
5.5.2    测试方向的搜索方法
5.5.3    解调性能测试
5.5.4    CSI 上报测试
5.6    无线资源管理测试
5.6.1    基础概念
5.6.2    测试方法
5.6.3    测试内容
5.7    FR2 射频一致性测试系统及测量仪器
5.7.1    测量仪器
5.7.2    一致性测试系统
参考文献

第 6 章  5G 协议栈
6.1    5G 的网络架构
6.1.1    5G 核心网架构
6.1.2    5G 接入网架构
6.1.3    网络实体和功能
6.2    5G 组网模式
6.3    5G 协议栈
参考文献

第 7 章  协议一致性测试
7.1    网络选择
7.1.1    小区搜索与选择
7.1.2    手机的状态
7.1.3    小区的类别
7.1.4    小区选择的准则
7.1.5    小区重选的测量规则
7.1.6    小区选择和注册流程
7.1.7    小区重选流程
7.2    层 2
7.2.1    层 2 中各层功能介绍
7.2.2    层 2 协议测试示例及说明
7.3    层 3 RRC
7.3.1    RRC 协议主要功能
7.3.2    UE 的 RRC 状态及状态转换
7.3.3    系统信息
7.3.4    RRC 连接控制过程
7.3.5    RRC 测量过程
7.3.6    UE 能力信息
7.3.7    无线链路故障和 SCG 失败
7.4    NAS
7.4.1    MM 移动性管理功能
7.4.2    会话管理
参考文献

第 8 章  协议测试实践
8.1    5G 协议一致性测试系统
8.1.1    5G 协议一致性测试系统
8.1.2    仪表认证状态
8.2    测试准备
8.2.1    PICS 表格
8.2.2    AT 命令及自动测试
8.2.3    终端射频端口
8.3    注意事项及常见问题
参考文献

第 9 章  自定义协议测试
9.1    自定义协议测试需求
9.2    基于 R&S CMsquares 的测试实现（5G）
9.2.1    网络参数配置
9.2.2    实际操作
9.3    基于 Keysight SAS 的测试实现（4G）
参考文献

2019 年被称为 5G 元年，移动通信系统发展到 5G 时代，已经成为一个巨大且复杂的系统。测试处于整个产业链的末端，测试标准相较于核心标准要相对简单得多，但以 5G 射频测试标准为例，相关的测试标准总页数已多达 6300 多页。对于通信从业人员，尤其是新进入这个行业的人员，如何有效学习相关知识是一个巨大的挑战。

知识是有连续性的， 如果直接进入 5G 的学习，会发现需要补充 4G 的相关知识，这又涉及 2G/3G，于是需要补充 2G/3G 的相关知识， 然而如果从 2G/3G/4G 开始学习，又面临着海量的学习内容，这是对通信难以精通的原因之一。

本书在编写过程中，也面临着上述问题，限于精力、篇幅、能力等原因，在一本书中能够囊括通信的基础知识，哪怕是仅终端测试所需要涉及的部分，也是一项近乎不可能完成的工作。因此读者在阅读本书时如果遇到一些名词术语或技术内容在本书中没有展开介绍，还是建议参照其他的 5G 技术书籍或标准进行理解。

泰尔终端实验室于 2004 年正式开展一致性测试，经过近 20 年的持久研究和不断探索，实验室在一致性测试领域已具备国际领先水平，实验室的专家长年参加 3GPP/GCF/PTCRB 的相关会议， 每年获 3GPP 批准的文稿超过百篇， 同 时主持和参与了国内众多通信行业标准的制定和修订工作。

本书结合作者团队在实验室开展的国内外标准化工作、技术试验、国际认证测试等方面的经验和经历，全面介绍和论述了 5G 终端射频和协议测试的要求、标准以及测试方法等内容。

本书共 9 章。第 1 章介绍了无线通信终端测试认证体系，测试认证类型， 测试技术概述。第 2 章在第 1 章的基础上，详细介绍了 3GPP 和 CCSA 两个重要的通信标准化组织，重点介绍了 3GPP 标准化的工作流程。第 3 章介绍了在一致性测试方面处于核心地位的两个行业认证组织 GCF 和 PTCRB 的基本情况， 以及 GCF 做平台和测试用例验证的流程； 之后介绍了几家测试设备供应商的基本情况。第 4 章详细介绍了 5G  FR1 各类射频测试，包括一致性测试和法规测试的基本概念、测试目的、参数配置、测试方法、测试要求、仪表和系统介绍以及测试常见问题的经验总结。第 5 章重点介绍了毫米波终端的射频测试，包括 5G  FR2 毫米波射频的空口测试方法、参数配置、测试内容和测试要求。第 6 章介绍了 5G 协议栈相关知识，本章是进行协议一致性测试的基础， 学习本章内容可方便读者理解第 7～9 章的内容。第 7 章重点分析了 MAC 层、 RRC 层和 NAS 层的协议内容，将终端的行为与理论知识联系起来，以帮助读者更好地理解协议一致性测试。第 8 章重点介绍 5G 协议一致性测试系统、测试准备、部分测试用例的测试方法、注意事项等。第 9 章主要介绍自定义协议测试的场景、流程， 在此基础上介绍如何通过 R&S CMsquares 和 Keysight SAS 软件实现自定义协议测试。

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清大文森学堂

本书作者包括孙向前、周宇、买望、刘媛媛、方勇、黄银标、董原、李文、宋红梅、张欣、马宏军、周维、赵丹丹等。参与撰写本书的人员分工如下： 孙向前撰写了第 1～3 章；周宇、刘媛媛、黄银标、董原、张欣、周维撰写了第 4  章；刘媛媛、周宇撰写了第 5 章；孙向前、买望撰写了第 6 章；买望、方勇、李文、马宏军、赵丹丹撰写了第 7 章；宋红梅撰写了第 8 章；方勇撰写了第 9 章。全书由孙向前负责统稿。

本书根据笔者实践项目与工作经验总结而来，虽经过再三斟酌和审校， 仍难免存在技术理解上的差距和解释不到位的地方，欢迎读者批评指正。您的宝贵建议将帮助我们修正此书，大家一起努力，将传道、授业、解惑贯彻到底。

最后，希望本书成为您的良师益友。祝您读书快乐！