2017년 12월에 도입된 5G NR 릴리즈-15는 아주 빠른 통신 속도, 매우 짧은 지연 시간, 수십억 IoT 기기와의 연결성 기반을 구축했다. 설계자는 이제 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 웨어러블과 같이 5G의 영향 아래 놓일 디바이스를 설계할 때, 설계할 디바이스가 새로운 주파수 대역에서 새로운 기술로 동작해야 한다는 것을 고려해야 한다.


현재 5G mmWave 구성 요소 및 장치에서 OTA 테스트를 수행하는 설계자는 케이블 연결을 사용하여 대부분의 6㎓ 이하 RF 성능 테스트를 수행한다. 5G의 경우, 저주파 테스트는 4G와 유사하지만 mmWave의 경우 다음과 같은 무선 테스트 솔루션이 필요하다.

▲RF 성능 - 최소 신호 품질 ▲복조 - 데이터 처리 성능 ▲무선 자원 관리(Radio resource management, RRM) - 초기 액세스, 핸드오버 및 이동성 ▲시그널링 - 상위 레이어 시그널링 절차
설계자는 일반적으로 디바이스의 근거리나 원거리에서 방사 테스트를 한다. 원거리 테스트 방법은 전통적으로 가장 포괄적이지만, mmWave 주파수에서는 몇 가지 문제를 야기한다. 동작 주파수가 높아지고 방사 안테나의 크기가 커질수록 거리가 증가하여 경로 손실이 더 커지기 때문에 정확한 방사 측정을 수행하기 어려워진다.

예를 들어 28㎓로 작동하는 15cm 방사 안테나는 4.2m의 원거리와 73dB의 경로 손실이 발생한다. 높은 작동 주파수로 인해 기존의 원거리 테스트 방법은 공간이 많이 필요해 정확하고 반복 가능한 OTA 측정을 하기에는 경로 손실이 크다.
테스트 벤더들과 3GPP는 디바이스 및 기지국 적합성 테스트에 적합한 OTA 테스트 방법을 결정하기 위해 직접 원거리(Direct Far-Field, DFF), 간접 원거리(Indirect Far-Field, IFF) 및 근거리 장거리 변환(Near-field to Far-field TransFormation, NFTF) 테스트 방법을 연구하고 있다.

최근 3GPP는 장치 RF 성능 테스트를 위해 소형 안테나 테스트 범위(Compact Antenna Test Range, CATR)를 승인했다. 이 OTA 테스트 방법은 전통적인 원거리 테스트 챔버보다 경로 손실이 훨씬 적은 방사 송신기의 전송 전력, 전송 신호 품질 및 스퓨리어스 방출에 대한 측정을 수행 할 수 있다.

5G NR이 발전함에 따라 설계자는 3GPP에서 승인한 OTA 테스트 방법과 테스트 벤더 솔루션을 정기적으로 검토하여 개발 시간을 줄이고 값 비싼 재작업의 위험성을 줄일 수 있다.

다음 기사에서는 다섯 번째 과제인 LTE 및 기타 무선 통신과의 평화로운 공존에 대해 알아보겠다.

▒5G NR 디바이스 설계자가 극복해야 할 5가지 과제 보러가기
<1> 가변 슬롯 지속 시간 활용하기
<2> 높은 주파수, 넓은 대역폭에서의 처리량 늘리기
<3> mmWave 주파수에서 빔 스티어링 기술 효과적으로 사용하기
<4> 5G mmWave 장치에서 OTA 테스트 하기
<5> LTE 및 기타 무선 통신과의 평화로운 공존