在今年年初的MWC上，華為、一加等眾多5G手機(jī)的問(wèn)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(dòng)力，2019年也被業(yè)界稱為5G元年，當(dāng)然未來(lái)5G技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是手機(jī)，還有可能是汽車、飛機(jī)、家電、公共服務(wù)設(shè)備等眾多設(shè)備。5G將會(huì)是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要利器。
中國(guó)工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)苗圩表示，今年我國(guó)將進(jìn)行5G商業(yè)推廣，一些地區(qū)將會(huì)發(fā)放5G臨時(shí)牌照，下半年還將用上諸如5G手機(jī)、5G iPad等商業(yè)產(chǎn)品。政策層面的利好，進(jìn)一步帶動(dòng)5G從芯片到終端全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
5G之所以能帶來(lái)廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，離不開(kāi)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(jì)、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(cè)試方法，來(lái)最大限度縮短產(chǎn)品上市時(shí)間和減少測(cè)試成本。
大規(guī)模天線和毫米波技術(shù)的引入使得5G測(cè)試面臨巨大挑戰(zhàn)
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP定義了5G的三大場(chǎng)景。eMBB指3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)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(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延、高可靠連接的業(yè)務(wù)。其中實(shí)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(shí)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(wú)線頻譜，擴(kuò)展到了厘米和毫米波頻率。
5GNR的三大關(guān)鍵技術(shù)
從長(zhǎng)期來(lái)看，5G測(cè)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(wú)線設(shè)備更加復(fù)雜集成化。NI(National Instruments)作為測(cè)試測(cè)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(cè)試測(cè)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(kāi)發(fā)工程師帶來(lái)的測(cè)試挑戰(zhàn)是顯而易見(jiàn)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(huì)增加測(cè)試的難度和測(cè)試成本。
另外，毫米波一直被譽(yù)為是提升5G性能的利器，其關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)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(guò)1Gbps。而在5G sub-6GHz與毫米波頻段，移動(dòng)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(cè)試設(shè)備需要覆蓋毫米波頻段，這對(duì)在毫米波段的測(cè)試儀表的提出了新的挑戰(zhàn)。
OTA成為5G重要測(cè)試技術(shù)
針對(duì)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(cè)試難度增加，還造成測(cè)試設(shè)備的成本和運(yùn)單個(gè)設(shè)備測(cè)試時(shí)間的增加。市場(chǎng)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(wèn)題，且OTA對(duì)于5G設(shè)備測(cè)試至關(guān)重要。主要基于以下三點(diǎn)考慮：
● 被測(cè)設(shè)備(DUT)的集成度大幅提升，無(wú)法使用電纜在被測(cè)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備之間建立物理連接，傳統(tǒng)測(cè)試方法不適用;
● 毫米波頻率下的信號(hào)傳輸損耗很高，因此需要通過(guò)波束聚焦或波束成形來(lái)提高增益;
● OTA的測(cè)試環(huán)境需要十分接近5G設(shè)備的實(shí)際使用環(huán)境，能夠最大限度保證設(shè)備的可靠性。
OTA 測(cè)試并非總是需要微波暗室
高效的OTA測(cè)試是5G部署的關(guān)鍵，OTA的實(shí)現(xiàn)涉及到眾多環(huán)節(jié)。對(duì)于設(shè)計(jì)表征、驗(yàn)證、合規(guī)和一致性測(cè)試來(lái)說(shuō)，適當(dāng)?shù)奈⒉ò凳?消聲、CATR 或混響類型)可以提供安靜的射頻環(huán)境，確保設(shè)計(jì)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(duì)于批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的微波暗室會(huì)占用大量的生產(chǎn)空間，并增加資本支出。
為解決這些問(wèn)題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了具有 OTA 功能的 IC 測(cè)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(cè)試功能小型化。盡管測(cè)量天線距離 DUT IC 只有幾厘米，但是對(duì)于每個(gè)天線元件的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量來(lái)說(shuō)，這個(gè)距離已經(jīng)足夠。相對(duì)較小尺寸的測(cè)試插座還有助于多站點(diǎn)并行測(cè)試增加測(cè)試吞吐量，同時(shí)最大限度地降低信號(hào)的功率損耗。不過(guò)，小型測(cè)試插座會(huì)妨礙整個(gè)天線陣列的波束成形測(cè)量，這種測(cè)量的遠(yuǎn)場(chǎng)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(kāi)發(fā)周期正在不斷縮短，靈活且可擴(kuò)展的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)于 OTA 測(cè)試來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。NI的軟件定制測(cè)試平臺(tái)與最新的 5G NR PHY 層要求保持同步，其中包含測(cè)試寬 NR 分量載波或載波聚合信號(hào)所需的測(cè)量科技和瞬時(shí)帶寬。NI 的高帶寬儀器還允許通過(guò)數(shù)字預(yù)失真技術(shù)對(duì) DUT 進(jìn)行線性化。此外，NI 平臺(tái)還為多通道測(cè)量系統(tǒng)提供相位相干和時(shí)間對(duì)齊擴(kuò)展，以便對(duì)最新的 NR 半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行全面測(cè)試。
NI 5G-NR PA/FEM 測(cè)試系統(tǒng)
NI構(gòu)建5G生態(tài)圈，助力加速5G商用
從實(shí)驗(yàn)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(duì)5G芯片對(duì)于測(cè)試速度提出更高的要求，NI PXI平臺(tái)能提供更加便捷靈活的自動(dòng)化測(cè)試工具，幫助客戶構(gòu)建更加高效的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。尤其是面對(duì)芯片量產(chǎn)階段的多種多樣的測(cè)試需求，NI模塊化的方案比臺(tái)式儀表更加靈活更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
在5G技術(shù)從原型驗(yàn)證到商業(yè)部署不斷推進(jìn)的各個(gè)階段，NI都扮演著重要的角色。從2015年開(kāi)始，NI即開(kāi)展‘射頻領(lǐng)先用戶計(jì)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(jì)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(kāi)發(fā)高度模塊化、軟件定義的測(cè)試策略和解決方案。
例如，Qorvo公司的專用于在3.4GHz頻譜下運(yùn)行移動(dòng)設(shè)備QM19000 5G FEM，F(xiàn)EM測(cè)試采用NI PXI系統(tǒng)進(jìn)行，該系統(tǒng)可幫助客戶盡早地在移動(dòng)設(shè)備中部署5G。Skyworks利用NI的矢量信號(hào)收發(fā)器(RF VST)來(lái)驗(yàn)證專為5G新空口應(yīng)用開(kāi)發(fā)的Sky5?解決方案的性能。借助NI PXI平臺(tái)，Skyworks成功地驗(yàn)證了關(guān)鍵的性能基準(zhǔn)，加速了整個(gè)產(chǎn)品的測(cè)試周期。此外，NI還與三星合作開(kāi)發(fā)針對(duì)28 GHz的5G新空口互操作性設(shè)備測(cè)試。諸如此類的案例不勝枚舉。
中國(guó)5G市場(chǎng)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(shí)配備了專門的5G/射頻研發(fā)團(tuán)隊(duì)。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(jìn)5G系統(tǒng)研發(fā)和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。
（轉(zhuǎn)載）
