5G對測試測量行業(yè)會產(chǎn)生哪些影響

在這場技術(shù)的交替中，5G對測試測量行業(yè)又會產(chǎn)生哪些影響？

從廣義上看，5G核心測試包括：5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)改變帶來的測量技術(shù)創(chuàng)新、5G新空口技術(shù)測量、5G需求產(chǎn)生的新設(shè)備測量、新的應(yīng)用測量、現(xiàn)場測試以及適合5G新技術(shù)的測試測量方法設(shè)計(jì)。

具體來看，由5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改變，而產(chǎn)生新的傳輸網(wǎng)絡(luò)需要改變適配5G業(yè)務(wù)的需求。由此所帶來的延時(shí)問題和同步問題是5G測試首要解決的問題。這對于測試測量設(shè)備來說，就需要高精度的測試精度(ns級)、要支持單向時(shí)延。需要在更多的網(wǎng)絡(luò)測試，更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)下，同時(shí)也要保障精準(zhǔn)的時(shí)間測量。

同時(shí)，為了避免大量傳播損耗，5G需要采用波束成形子系統(tǒng)和天線陣列。測試新的波束成形IC需要采用 快速可靠的多端口測試方案。這些測試方案必須測試每條路徑的信號增益和相位控制，以確保適當(dāng)?shù)男盘柤?xì)窄/尖銳程度(level tapering)和相位調(diào)整，從而減少旁瓣和正確控制波束的方向。

基于以上原因，使得5G測試方案開始朝著毫米波方向設(shè)計(jì)。因此，NI認(rèn)為，本振引入的系統(tǒng)相位噪音會成倍增加，甚可能占據(jù)主導(dǎo)地位，從而給組件測試帶來了極大的挑戰(zhàn)。測試儀器必須在FR1和FR2范圍內(nèi)均提供足夠的動(dòng)態(tài)范圍，以分析和驗(yàn)證這兩個(gè)5G頻段內(nèi)的組件性能是否一致。

（根據(jù)3GPP R15版本的定義，5G NR包括了兩大頻譜范圍，圖片來源：鮮棗課堂）

但是，在實(shí)踐的過程中，業(yè)界又遇到了新的難題——伴隨著集成度的增加以及小型化的趨勢，使得許多波束形成系統(tǒng)不再適用天線連接器。而是采用天線整合芯片(AoC)和封裝天線(AiP)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)毫米波頻率下的波束成形，但這種設(shè)備沒有可用的RF測試端口，迫使業(yè)界亟需尋找可以使用OTA輻射測試方法來進(jìn)行設(shè)備特性分析的測試系統(tǒng)。

在射頻測試中，OTA測試是指由測量天線接收然后再將信號傳入測試儀表的方法。OTA測試一般為了避免空間干擾信號與多徑，會在吸波暗室中進(jìn)行。但是，由于在5G頻率更容易受到環(huán)境條件影響而出現(xiàn)傳播損耗，因此OTA測試的一致性可能更差。同時(shí)，由于傳導(dǎo)耦合測試無法在沒有離散連接點(diǎn)的情況下執(zhí)行，因此將需要更頻繁地進(jìn)行OTA測試。

具體來看，有三大類不確定因素影響著OTA測試的準(zhǔn)確性：

1.系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差通常來自測試設(shè)備和測試儀器，可能因?yàn)檫@些儀器未正確校準(zhǔn)或出現(xiàn)持續(xù) 偏移。此外，也有可能是因?yàn)橛脩魶]有正確操作儀器。

2.校準(zhǔn)測量誤差：OTA系統(tǒng)的許多組成部分都存在著相關(guān)的挑戰(zhàn)，比如控制靜區(qū)的質(zhì) 量；正確放置參考和測量天線以確保正確的對齊和距離(遠(yuǎn)場)；消除駐波和互耦；以及準(zhǔn)確地確定天線的絕對增益。

3.DUT測量誤差：如上所述，針對不同的DUT使用正確的測量網(wǎng)格密度有助于獲得更可靠的結(jié)果。同樣可提高結(jié)果可靠性的方法有：采用嚴(yán)格的步驟來確保定位器上的DUT始終與測量天線維持相同的距離和角度；通過所有連接器接口控制任何信號泄漏。

為了減小OTA測量不確定性，很多設(shè)備廠商將不確定性來源分離到系統(tǒng)子組件中。這些子組件包括，測量設(shè)備、 暗室、定位器以及測量和基準(zhǔn)天線。

對此， NI推出了用于特性分析和驗(yàn)證任務(wù)的模塊化測試平臺——PXI系統(tǒng)。據(jù)介紹，它與最新的 5G NR PHY 層要求保持同步，包含了構(gòu)建多通道測試系統(tǒng)所需的測量科技和瞬時(shí)帶寬這些基于PXI的測試系統(tǒng)可以使用PXIe-5840 矢量信號收發(fā)儀(VST)測量FR1頻段的5G NR寬分量載波或載波聚合信號，也可以使用毫米波矢量信號收發(fā)儀(mmWave VST)對FR2頻段進(jìn)行測量。該解決方案結(jié)合了數(shù)十個(gè)雙向RF端口，可直接用于5G測試。