账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
OTA测试决定5G通讯成败关键
开发过程需频繁进行稳定测试

【作者: 王岫晨】2018年08月08日 星期三

浏览人次:【1398】
  


随着3GPP於2017年12月底於葡萄牙里斯本完成5G NR NSA的通讯协定规格制定,2018年5月底於韩国釜山完成5G NR SA通讯协定的规格制定,人们终於可以一窥5G的技术全貌;全球各大营运商也宣示预计於2019到2020年间要将5G正式商用化,预期亦将带出一波新兴的商业模式以及市场应用。


而5G的研究人员目前正面临一个严峻挑战,就是他们必须逐一调查种类与数量繁多的波形、频率和频宽,包括频率低於6GHz,以及微波和毫米波频率的波形,其频宽可能相当宽。5G在标准化程序中,实体层波形逐步被定义,过程中也出现许多彼此竞逐的候选波形,例如:多载波滤波(FBMC)、正交分频多工(OFDM),以及通用多载波滤波(UFMC)等。为了因应各式各样可能出现的情境,5G研究人员亟需灵活的测试环境,以便有效进行5G信号产生和分析研究。


5G波形产生与分析测试挑战

5G的意义远远超出了单纯提升资料的传输速度。在演进上,5G通技术必须要能满足下列三大需求。


1.更高的移动资料频宽和容量,能够处理日渐成长的无线资料流程量。


2.借助即时关键连接为无人驾驶汽车、机器人、自动化工厂、医疗应用等关键服务,提供更高的可靠性和低延迟。


3.减少大规模物联网应用的开销,例如消耗极少频宽和功率的感测器网路。


让这一切实现的关键就在於无线网路。然而无线网路的性能是最难掌控的一个叁数,因为它对设备和系统的依赖性极大。为了让5G发挥预期的特性,必须确保市场上5G产品及服务的无线通讯性能都是稳定的。现阶段5G所得到的承诺数据,多半是在实验室中的理想条件下,所得出的实验结果,然而在真实应用中所呈现出的特性,则将取决於实际的无线技术效能。因此,如何正确测试每个设备和应用的无线通讯性能,将会是关键。


在5G研发的早期阶段,灵活性是最关键的要素。例如研究人员必须能够灵活在各种不同频率和调变频宽上,采用多种调变机制来进行「假设」分析,以便评估初始概念和可行的5G波形。可能选择了错误波形的风险,进一步突显了灵活性的重要性。如果研究人员能够拥有多元而灵活的信号产生与信号分析工具,就能在出现更强劲的5G候选波形时,迅速改变研究方向。


藉由使用灵活的测试平台来进行实验,工程师便可透过原型演算法和硬体来评估新兴的波形,而且还可在执行模拟时,快速、轻松地在各种假设情境间转换,并且使用原型演算法和硬体确实进行测试。具体而言,有三项重要的5G研究和早期测试都需要更高的灵活性:


1.产生与分析新的5G候选波形;


2.支援广泛的调变频宽,从几MHz到几GHz;


3.支援广泛的频段,从射频、微波到毫米波。


OTA测试需求大增

5G设备和基地台的测试和测量方法将明显跟现有的方法不同。从技术角度来看,鉴於5G设备中的RF架构和所使用的频段更高,以往在RF实验室中透过同轴电缆进行的测试,在5G则将需要采用OTA(Over-The-Air)方式来进行,因为这些设备中将不会有任何实体连接器。而除了天线测试之外,所有其它RF系统的性能叁数和无线资源叁数,也都需要采用OTA方式来进行,不能单频电缆线来完成。


5G所要求的容量和可靠性,将会需要高增益的束波成形天线,这不仅是为了补偿随频率增加而提高的传输损耗,也是为了要提供更多活跃设备连线所需要的高输送量。5G可以提供更宽的频谱,频率高达100GHz进而能够实现Massive MIMO,这其中将会涉及多个小天线单元和设备的内部处理,因此重点将会从天线测试转移到系统测试上。终端与网路设备都将需要在系统级和多种配置下进行测试,包括来自其它设备的高增益干扰测试。


因此,在5G的开发过程中,OTA测试将会大幅增加。再加上必须验证5G无线设备与天线性能,这对於产品开发、生产、售後技术阶段的OTA测试,都产生了更高的需求。


5G市场的重大变革

5G是一个不断演进的通讯标准,而且最重要的是,随着5G不断扩展新的产业与市场,其广泛的应用领域与装置数量将快速成长,这些现象都会持续推动市场对於全新测试解决方案,以及改进现有测试方案的需求大增。目前已知5G应用中的一大挑战,正是5G产品开发过程需要更频繁地进行测试,因为大多数测试都将采用OTA方式,而非透过传统的电缆方式进行测试。


现在已经能够看到,许多厂商正逐步开始将既有的实验设备,改造成为OTA测试实验室。这些测试将包括设备的灵敏性和网路通讯稳定性,其中还包括模拟实际环境中,动态射频讯号场景下的切换测试。


至於另一大挑战,则是以前从未生产过无线产品的厂商,现在需要能够独立完成无线测试。为了保持竞争力,他们需要在以前没有联网的产品中,增加无线连结功能。在未来的5G时代,无线连接将与现在的互联网一样被视为理所当然,这将是5G市场的一个重大变化。


解决方案

安立知2埠E-band向量网路分析仪

安立知:「这是最经济的高频测试解决方案!」


安立知的ShockLine系列拥有2埠的E-band VNA机种,这是透过安立知的VNA技术,整出两个升频的模组。安立知透过自身的技术,让双埠VNA可以直接拥有E-band功能,并可从原本支援的60~70GHZ,延伸到55~92GHZ,这也是目前市面上2埠到4埠VNA机型中,最经济的量测解决方案。


特别是在60GHZ这个频段,现在常用的高解析影像,就是使用60GHZ这个频段。如果频率再往上的话,就可以看到无线通讯应用的新趋势,也就是点对点的微波系统,这将会从Ka-Band升频到大概80GHZ附近的频率。而这款E-BAND专用的VNA可以直接提供客户量测该频段设备的能力,这也是目前最容易达到该频段的测试机种。



图1 : 安立知2埠E-band向量网路分析仪
图1 : 安立知2埠E-band向量网路分析仪图片来源:anritsu.com

罗德史瓦兹FSW85高阶讯号及频谱分析仪

罗德史瓦兹:「这是要求严苛的研究单位与产品开发测试首选!」


全新的R&S FSW85高阶讯号及频谱分析仪率先支援单次扫描频率范围由2Hz至85GHz,使用者即可於单机进行基频与射频的测试应用;由於R&S FSW85毋须额外搭配外部混频器,因而大幅简化了测试配置。此外,内置预选抑制了镜像频率与其他杂散发射(Spurious Emission)。


R&S FSW85透过选配升级500MHz的内部分析频宽,提供雷达元件开发者各种分析选项,特别是车用与航太国防的应用上。当R&S FSW-B2000选配与R&S RTO数位示波器结合, 即可达到2GHz的分析频宽;研发人员即可进行5G下世代行动通讯讯号或复杂脉冲叁数的宽频讯号分析,以及雷达系统的讯号分析。



图2 : 罗德史瓦兹FSW85高阶讯号及频谱分析仪
图2 : 罗德史瓦兹FSW85高阶讯号及频谱分析仪图片来源:rohde-schwarz.com

是德科技宽频毫米波网路分析仪解N5290/91A

是德科技台湾区总经理张志铭:「新的网路分析仪解决方案提供计量级效能和稳定度!」


是德科技(Keysight)宣布推出宽频毫米波网路分析仪解决方案,可提供频率高达120GHz的卓越系统级准确度。新的 Keysight N5290/91A解决方案可产生计量级结果,让尖端开发人员能够自信地分析其毫米波设计。


新型解决方案可针对晶圆上及连接化量测提供出色的稳定度和准确度,以增强装置特性分析与建模能力。在24小时内,振幅稳定度小於0.015 dB,相位准确度小於0.15度。


该解决方案善用是德科技经过产业验证的计量专业知识提供校验功能。这项功能基於支援1.0 mm校验套件(85059B)和1.0 mm验证套件(85059V)的改良後准确度资料库。在此坚实基础上,新的宽频毫米波解决方案提供可追溯至国家计量机构的量测结果。



图3 : 是德科技宽频毫米波网路分析仪N5290/91A
图3 : 是德科技宽频毫米波网路分析仪N5290/91A图片来源:keysight.com

NI PXIe-5632向量网路分析器(VNA)

国家仪器技术行销经理潘建安:「NI向量网路分析仪可提供精准的RF效能!」


NI针对精巧的模组化PXI平台提供了向量网路分析仪(VNA)功能,可提供极为精准的RF效能。其具备了300kHz~8.5GHz的频率范围、10Hz到500kHz的IF频宽、超过110dB的动态范围、-30到+15dBm的来源功率范围、双源架构具备独立频率与功率调整功能等。



图4 : NI PXIe-5632向量网路分析器(VNA)
图4 : NI PXIe-5632向量网路分析器(VNA)图片来源:ni.com

Tektronix TTR500系列双连接埠、双路径向量网路分析仪

太克科技:「我们以一贯的准确性和可信度,在获得量测能力的同时也兼顾预算!」


除了拥有更好的功能支援和品质,也兼具易用性和经济性。Tektronix TTR500系列双连接埠、双路径向量网路分析仪是新推出的产品,不仅比业界其他的桌上型产品价格低於40%,同时还拥有量测效能和便利性!凭藉Tektronix一贯的准确性和可信度,在获得日常量测能力的同时,还能兼顾到预算。


TTR500系列比起其他竞争对手产品,拥有低於40%价格的优势。其对动态范围等主要叁数提供更隹的射频效能,并包括过去需要支付额外费用才能获得的内建T型偏压器。全新的TTR500系列VNA以经济实惠的价格,为工程师提供6GHz的2埠VNA所有功能和效能。



图5 : Tektronix TTR500系列向量网路分析仪
图5 : Tektronix TTR500系列向量网路分析仪图片来源:tektronix.com
相关文章
为实现安全自动驾驶的迫切权衡
测试方式进化 打造最隹5G连网体验
用於调试汽车乙太网路的示波器综合分析以加快调试
5G NR通讯的测试新观点
量测仪器同步进化 满足5G与物联网需求
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 安立知讯号品质分析仪满足快速讯号完整性分析
» 着眼行动应用 爱德万推出存储器系统级测试方案
» 日本半导体设备展爱德万测试将展示适用於5G连结之大量半导体测试解决方案
» 安立知便携型频谱分析仪简化高频测试难度
» 罗德史瓦兹年度科技论坛聚焦5G、毫米波暨OTA技术以及汽车电子应用
  相关产品
» Western Digital推出全新WD Gaming Drive以提升玩家体验
» 低功耗蓝牙手势辨识装置能够以手势操控智慧手机和音讯
» Silicon Labs Wireless Gecko平台发表新一代Z-Wave 700
» 亚信电子单电缆EtherCAT P产品应用
» Maxim发布最新SIMO PMIC将IoT设备的电源稳压器尺寸缩减一半

AD