|
在今年年初的MWC上，華為、一加等眾多5G手機的問世，掀起了一股5G技術(shù)潮流。終端應(yīng)用成為5G早期的驅(qū)動力，2019年也被業(yè)界稱為5G元年，當(dāng)然未來5G技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是手機，還有可能是汽車、飛機、家電、公共服務(wù)設(shè)備等眾多設(shè)備。5G將會是推動社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的重要利器。 中國工業(yè)和信息化部部長苗圩表示，今年我國將進行5G商業(yè)推廣，一些地區(qū)將會發(fā)放5G臨時牌照，下半年還將用上諸如5G手機、5G iPad等商業(yè)產(chǎn)品。政策層面的利好，進一步帶動5G從芯片到終端全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。5G之所以能帶來廣闊的應(yīng)用場景，離不開一些關(guān)鍵技術(shù)的引入，如基于 OFDM 優(yōu)化的波形和多址接入、靈活的框架設(shè)計、大規(guī)模天線（Massive-MIMO）、毫米波技術(shù) (mmWave)。5G設(shè)備日益復(fù)雜，必須采用全新的測試方法，來最大限度縮短產(chǎn)品上市時間和減少測試成本。 大規(guī)模天線和毫米波技術(shù)的引入使得5G測試面臨巨大挑戰(zhàn) 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP定義了5G的三大場景。eMBB指3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務(wù)，mMTC指大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，URLLC指如無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延、高可靠連接的業(yè)務(wù)。其中實現(xiàn)eMBB的主要技術(shù)是采用Massive MIMO有源天線陣列或毫米波技術(shù)。為了達(dá)到實現(xiàn)每用戶10 Gbps的目標(biāo)峰值速率，5G標(biāo)準(zhǔn)增加了更多的無線頻譜，擴展到了厘米和毫米波頻率。 
5G NR的三大關(guān)鍵技術(shù) 從長期來看，5G測試比較大的挑戰(zhàn)是由于毫米波和大規(guī)模天線技術(shù)引入使得無線設(shè)備更加復(fù)雜集成化。NI（National Instruments）作為測試測量行業(yè)的引領(lǐng)者，一直在圍繞這些新技術(shù)，研發(fā)相關(guān)的測試測量解決方案。
5G 網(wǎng)絡(luò)通常在基站端疊加更多MIMO子系統(tǒng)，也就是大規(guī)模天線系統(tǒng)。而這樣的大規(guī)模天線給開發(fā)工程師帶來的測試挑戰(zhàn)是顯而易見的，如前傳接口連接的高吞吐量、天線陣列校準(zhǔn)、天線單元間的相互耦合、不規(guī)則的天線陣列、天線陣列復(fù)雜，這些因素都會增加測試的難度和測試成本。 另外，毫米波一直被譽為是提升5G性能的利器，其關(guān)鍵優(yōu)勢之一是可用的大量頻譜帶寬。以往，基于sub 6GHz頻段的4G LTE蜂窩系統(tǒng)可以使用的最大帶寬是100MHz，數(shù)據(jù)速率不超過1Gbps。而在5G sub-6GHz與毫米波頻段，移動應(yīng)用可以使用的最大帶寬是400MHz，數(shù)據(jù)速率高達(dá)10Gbps甚至更多。以前毫米波大多都是應(yīng)用在軍工領(lǐng)域，現(xiàn)在推廣到商用化應(yīng)用領(lǐng)域，測試設(shè)備需要覆蓋毫米波頻段，這對在毫米波段的測試儀表的提出了新的挑戰(zhàn)。 OTA成為5G重要測試技術(shù) 針對5G設(shè)備而言，增加的頻率范圍、新的AiP天線（Antenna-in-package）封裝技術(shù)和更多的天線數(shù)量使測試難度增加，還造成測試設(shè)備的成本和運單個設(shè)備測試時間的增加。 市場上普遍認(rèn)為OTA（over-the-air，空口）方法技術(shù)可以幫助解決這些問題，且OTA對于5G設(shè)備測試至關(guān)重要。主要基于以下三點考慮： 被測設(shè)備(DUT)的集成度大幅提升，無法使用電纜在被測設(shè)備和測試設(shè)備之間建立物理連接，傳統(tǒng)測試方法不適用； 毫米波頻率下的信號傳輸損耗很高，因此需要通過波束聚焦或波束成形來提高增益； OTA的測試環(huán)境需要十分接近5G設(shè)備的實際使用環(huán)境，能夠最大限度保證設(shè)備的可靠性。 OTA 測試并非總是需要微波暗室 高效的OTA測試是5G部署的關(guān)鍵，OTA的實現(xiàn)涉及到眾多環(huán)節(jié)。對于設(shè)計表征、驗證、合規(guī)和一致性測試來說，適當(dāng)?shù)奈⒉ò凳遥ㄏ暋ATR 或混響類型）可以提供安靜的射頻環(huán)境，確保設(shè)計滿足所有的性能和法規(guī)要求，并具有足夠的裕量和可重復(fù)性。然而，對于批量生產(chǎn)來說，傳統(tǒng)的微波暗室會占用大量的生產(chǎn)空間，并增加資本支出。 為解決這些問題，市場上出現(xiàn)了具有 OTA 功能的 IC 測試插座，以及帶有集成天線的小型射頻外殼，從而將半導(dǎo)體 OTA 測試功能小型化。盡管測量天線距離 DUT IC 只有幾厘米，但是對于每個天線元件的遠(yuǎn)場測量來說，這個距離已經(jīng)足夠。相對較小尺寸的測試插座還有助于多站點并行測試增加測試吞吐量，同時最大限度地降低信號的功率損耗。不過，小型測試插座會妨礙整個天線陣列的波束成形測量，這種測量的遠(yuǎn)場距離一般是 10 厘米甚至更遠(yuǎn)。 NI全新5G解決方案 如今的開發(fā)周期正在不算縮短，靈活且可擴展的測試系統(tǒng)對于 OTA 測試來說至關(guān)重要。NI的軟件定制測試平臺與最新的 5G NR PHY 層要求保持同步，其中包含測試寬 NR 分量載波或載波聚合信號所需的測量科技和瞬時帶寬。NI 的高帶寬儀器還允許通過數(shù)字預(yù)失真技術(shù)對 DUT 進行線性化。此外，NI 平臺還為多通道測量系統(tǒng)提供相位相干和時間對齊擴展，以便對最新的 NR 半導(dǎo)體設(shè)備進行全面測試。
NI 5G-NR PA/FEM 測試系統(tǒng) NI構(gòu)建5G生態(tài)圈，助力加速5G商用 從實驗室到量產(chǎn)，NI都能提供全套的解決方案幫助5G設(shè)備廠商直面挑戰(zhàn)。針對5G芯片對于測試速度提出更高的要求，NI PXI平臺能提供更加便捷靈活的自動化測試工具，幫助客戶構(gòu)建更加高效的自動化測試系統(tǒng)。尤其是面對芯片量產(chǎn)階段的多種多樣的測試需求，NI模塊化的方案比臺式儀表更加靈活更具有市場競爭力。 在5G技術(shù)從原型驗證到商業(yè)部署不斷推進的各個階段，NI都扮演著重要的角色。從2015年開始，NI即開展‘射頻領(lǐng)先用戶計劃’，聯(lián)手業(yè)界領(lǐng)先的企業(yè)與高校一起探索5G相關(guān)的原型化與研究。
NI射頻用戶領(lǐng)先用戶計劃 為保證5G商用的快速落地，NI 還與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)保持密切合作，開發(fā)高度模塊化、軟件定義的測試策略和解決方案。例如，Qorvo公司的專用于在3.4GHz頻譜下運行移動設(shè)備QM19000 5G FEM，F(xiàn)EM測試采用NI PXI系統(tǒng)進行，該系統(tǒng)可幫助客戶盡早地在移動設(shè)備中部署5G。Skyworks利用NI的矢量信號收發(fā)器（RF VST）來驗證專為5G新空口應(yīng)用開發(fā)的Sky5™解決方案的性能。借助NI PXI平臺，Skyworks成功地驗證了關(guān)鍵的性能基準(zhǔn)，加速了整個產(chǎn)品的測試周期。此外，NI還與三星合作開發(fā)針對28 GHz的5G新空口互操作性設(shè)備測試。諸如此類的案例不勝枚舉。 中國5G市場的潛力有目共睹，NI也在不遺余力地加大投入。去年，NI在上海成立了研發(fā)中心及亞太區(qū)培訓(xùn)中心，同時配備了專門的5G/射頻研發(fā)團隊。今后將為全球5G商用產(chǎn)品的性能優(yōu)化提供低成本解決方案，以加快推進5G系統(tǒng)研發(fā)和推動產(chǎn)業(yè)進步。 |
