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下一代无线技术和标准的快速变化只会增加复杂性

随着芯片变得越来越大,越来越异构,几乎不断变化,测试领域变得越来越复杂。没有什么比5G更明显的了,标准仍在发展,用例仍在定义。

没有通过测试,就不会有技术进步。但是这些定义可能会改变,而且可能会随着时间的推移而再次改变。

通信行业使用5G的主要目标是在有限的频谱上获得更多的流量,并保持流量的高速传输零延迟。次要目标是降低能耗和成本。可靠性、便利性和安全性对于5G的成功当然也很重要。

为了实现主要目标,该行业正在使用以前无法使用的大容量频率,并使用新的复杂电子系统和新的复杂芯片。可用的技术诀窍包括大规模MIMO(多输入多输出)天线阵列,它可以在信号上封装更多的流量,并对行进波束进行整形,以准确地将信号导向目标。它还包括一个频谱共享系统,告诉移动电话用户何时腾出共享频谱,以及宏蜂窝、城域蜂窝、基站、小蜂窝和分布式天线系统的基础设施扩展(也称为网络致密化),以便在信号周围移动。

网络中使用大量设备不仅会造成拥塞,而且大量数据安全地通过网络的前向和后向部分也会增加网络的负担。

5G还有很多前沿领域需要测试,因为很多5G都是前沿领域,标准还在制定中。并且芯片系统测试必须包括除5G之外的范围频率,它将使用LTE频率范围(600 MHz至6 GHz)和毫米波频段(24至86 GHz)中的频谱。测试设备必须处理更复杂信号的更高带宽。

一般关注的重点是测试任何使用毫米波的设备,会增加测试室内的空中(OTA)测试。频谱共享测试刚刚开始存在,5G新无线电的标准还在巩固中。好消息是您可以使用现有的工具进行测试,但是您使用工具的方式可能会改变。

西门子业务部门拓垂直市场解决方案部门产品经理尼尔马林格(Neill Mullinger)表示:“目前的频率显然不会消失,因此我们必须继续以过去的方式进行测试。”“但是,你可以用新的解决方案来扩展它,以应对5G扩展的频率。在这方面,现有的测试仪系列再次允许您执行许多操作并对其进行虚拟化,这意味着我们可以为实验室或现场设置一个测试环境,并运行完全相同的环境。这个领域将随着时间的推移而发展。”

他指出,这是去年门拓收购萨罗卡尔测试系统公司的驱动力之一。Sarokal生产5G传输前测试设备。

“他们在现场和实验室中测试了它,现在我们可以推广它并虚拟化他们拥有的东西,以便我们可以在芯片之前使用它。”马林格说。“当重新设计东西时,你可以更快地完成实验室里做的大量分析,并在过程中尝试各种情况。”

这对于没有暴露引线的天线阵列尤其困难,在毫米波空间变得尤其困难。

Synopsys解决方案部门的R&D经理张继承说:“这始于天线设计工具中的数学运算。”“但人们确实需要设计原型,并找到一种能够在更真实的环境中进行测试的方法,这样他们就可以看到使用天线计算出的增益。这实际上是同样的事情应用到ASIC的数字设计部分,因为我们所有人都可以使用公式来获得非常好的仿真结果。我们可以有一个很好的模型来描述我们周围的无线电环境,有很多模型可供选择。但是当你使用5G并在毫米波中运行数据(比以前复杂得多)时,这些模型真的代表了我们在系统之外时必须处理的东西吗?”

5G

不同版本的5G毫米波测试是不同的猛兽。“如果工程师习惯于在这些早期的蜂窝应用中以较低的频率工作,并过渡到在5G上以较高的频率工作,所有规则都会突然变得更加严格。RohdeSchwarz的应用工程师Mike Leffel表示,“所有的经验法则都无处可寻,你必须进行更彻底的设计。"

5G无线电有两种波形:下行和上行的循环前缀OFDM(CP-OFDM),仅上行的离散傅立叶变换扩展OFDM(DFT-S-OFDM)。波形类似于LTE的单载波频分多址(SC-FDMA)。波形很宽,这使得在测试过程中创建和管理这些波形具有挑战性。因此,需要宽带测试设备。

许多波束成形IC和器件只能通过无线方式测试,因为它们没有用于测试器件的物理连接器。(无论如何,使用物理连接不会产生实际的测试。)OTA测试需要在室内进行,使其规模化以提高生产水平的速度和精度是一个挑战。测试标准还在形成,没用。5G NR的国际标准组织3GPP还在研究测试标准。

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