User equipment rotation system integration for Frequency Range 2 test environment

Abstract. This thesis work was done for MediaTek Wireless Finland Oy, and it was carried out in the laboratory premises of the company. The work investigated wireless communication, and especially its latest fifth generation mobile communication technology (5G). The purpose of the thesis work was to design and implement a completely new test environment with an integrated a rotation system, which can rotate a device under test. The rotation system can rotate the test device horizontally in three different positions, allowing the device to rotate more than 180 degrees about its axis. In the completed test environment, various measurements and tests were performed, and those test cases can provide information about a performance of the device under research. Those test measurements focused on determining which of the antenna groups of the User equipment (UE) were active during those tests. The test environment was utilizing a Frequency Range 2 (FR2) and a Non-Standalone (NSA) technology, which allowed to use millimeter wave (mmWave) technology during different test cases. The three main antenna groups used by the UE could receive those mmWave signals and performed measurements provided information on which of these antenna groups were active during the measurements. The environment was implemented in an Electro Magnetic Chamber (EMC) laboratory room and the UE rotation system was built in that same room. As part of the work, a Python script was made which can manage the controlling of the rotating system. Five separate test cases were performed in the work. In addition to the active antenna of the device, the tests performed in the work also measured the ability of the test device to utilize wireless network which was used in that test environment. This wireless network used 5G technology, so the related 5G theory and the theory which was needed to perform the tests was explored. The implementation of the test cases and the results obtained from those cases were documented and analyzed. Those analyzes were utilized in the research and development of the test environment. Based on the test results, it can be briefly stated that all the mmWave antenna groups of the device were active during the tests, and the change of the active antenna took place depending on the position of the UE. Those antenna groups were active one at a time. In addition, a change in the active antenna was affected on the performance of the test device. At the end of the work, it was also considered how successful the work was and what improvements could be made to the measurements or the test environment in the future. This environment can also be integrated into the company’s testing plan.Testilaitetta pyörittävän systeemin integroiminen FR2-testiympäristöön. Tiivistelmä. Tämä diplomityö tehtiin MediaTek Wireless Finland Oy:lle ja se suoritettiin yrityksen tarjoamissa laboratoriotiloissa. Työssä tutkittiin langatonta tietoliikennettä ja erityisesti 5G-teknologiaa. Kyseisessä työssä suunniteltiin ja rakennettiin täysin uusi testiympäristö, johon integroitiin tutkittavaa testilaitetta pyörittävä järjestelmä. Se pystyi pyörittämään testattavaa laitetta vaakasuunnassa kolmessa eri asennossa, jolloin laitetta voitiin pyörittää yli 180 astetta oman akselinsa ympäri. Kun testiympäristö oli rakennettu valmiiksi, siinä tehtiin erilaisia mittauksia, joiden avulla kerättiin tietoa testilaitteen suorituskyvystä. Kyseisissä mittauksissa keskityttiin tutkimaan, mitkä testilaitteen antenniryhmistä olivat aktiivisina mittauksen aikana. Testiympäristössä hyödynnettiin FR2-teknologiaa ja NSA-teknologiaa, jotka mahdollistivat millimetrisignaalien käyttämisen mittauksissa. Kolme pääantenniryhmää operoivat millimetriaaltojen avulla ja suoritettavien mittausten sekä testien tulisi antaa tietoa siitä, mitkä kyseisistä antenniryhmistä ovat aktiivisia kunkin mittauksen aikana. Tutkimusympäristö toteutettiin laboratoriotilojen sähkömagneettisessa kammiossa, jonne antenniryhmiä pyörittävä laite rakennettiin. Osana käytännön työtä luotiin Python-ohjelmointikielellä komentojono, jonka avulla testilaitetta pyörittävää järjestelmää pystyttiin hallitsemaan. Työssä suoritettiin viisi erillistä testiä. Laitteen aktiivisen antennin lisäksi testit mittasivat myös laitteen kykyä hyödyntää testiympäristössä käytettävää langatonta verkkoa ja itse testilaitteen toimintakykyä. Ympäristössä käytetty verkko hyödynsi viidennen sukupolven matkaviestintätekniikkaa, joten myös siihen liittyvää teoriaa sekä suoritettavien mittausten kannalta oleellista teoriaa käytiin työssä läpi. Testien toteuttaminen ja niistä saadut tulokset dokumentoitiin sekä analysoitiin. Näitä analyyseja hyödynnettiin testiympäristön tutkimuksessa ja kehittämisessä. Testeistä saatujen tulosten perusteella voitiin lyhyesti todeta aktiivisten antenniryhmien vaihtuvan riippuen testilaitteen asennosta. Kyseiset antenniryhmät olivat aktiivisena yksi kerrallaan. Aktiivisen antennin muutoksella oli myös vaikutusta laitteen suorituskykyyn. Työn lopussa tarkasteltiin sitä, kuinka hyvin työ onnistui, ja mitä parannuksia mittauksiin tai testiympäristöön voitaisiin tehdä tulevaisuudessa. Kyseinen testiympäristö on mahdollista integroida osaksi yrityksen testaussuunnitelmaa