5G面臨的測(cè)試挑戰(zhàn)及解決方案　

作者/ 屠方澤 美國(guó)國(guó)家儀器有限公司

摘要：5G相關(guān)開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)加快，而諸如毫米波、大規(guī)模天線OTA測(cè)試等測(cè)試問(wèn)題仍然是5G面臨的重要考驗(yàn)。本文就相關(guān)測(cè)試問(wèn)題及解決方案進(jìn)行了介紹和分析。

802.11ax和LTE NR測(cè)試方案

　　目前，行業(yè)內(nèi)比較關(guān)注的兩點(diǎn)是802.11ax測(cè)試方案和LTE NR的硬件原型及測(cè)試方案。 802.11ax是WiFi通信技術(shù)802.11ac協(xié)議的演進(jìn)，旨在增強(qiáng)系統(tǒng)的吞吐率和解決密集人群介入單個(gè)AP的接入問(wèn)題。在802.11ax中提出了1024 QAM的調(diào)制方式，高階的調(diào)制方式對(duì)射頻硬件的性能提出了較高的要求。NI于2016年發(fā)布的第二代矢量信號(hào)收發(fā)儀和最新的WLAN測(cè)試工具包是一個(gè)成熟的測(cè)試方案，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)802.11ax協(xié)議的測(cè)試，并且1024QAM EVM的測(cè)試性能優(yōu)于-50dB。

　　LTE NR是4G蜂窩通信LTE技術(shù)的演進(jìn)，在今年3GPP RAN#75會(huì)議上，多家通信巨頭集體宣布支持加速5G NR標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)度，同意將5G NR Non-Standalone(非獨(dú)立組網(wǎng))從原計(jì)劃的標(biāo)準(zhǔn)完成時(shí)間2018年6月提前到2017年12月，以滿足部分運(yùn)營(yíng)商在2019年實(shí)現(xiàn)5G商用的強(qiáng)烈需求。在LTE NR方面，NI于2017年3月22日的WCNC會(huì)議上，與美國(guó)運(yùn)營(yíng)商Verizon合作展示了基于NR架構(gòu)的28GHZ毫米波OFDM系統(tǒng)。

毫米波和大規(guī)模天線OTA測(cè)試挑戰(zhàn)

　　從長(zhǎng)期來(lái)看，5G比較大的挑戰(zhàn)是毫米波和大規(guī)模天線OTA測(cè)試。毫米波通信和大規(guī)模天線技術(shù)無(wú)疑是5G通信中的亮點(diǎn)技術(shù)。NI已經(jīng)在這兩個(gè)技術(shù)點(diǎn)做了非常成熟的技術(shù)儲(chǔ)備和市場(chǎng)應(yīng)用方案。

　　在Massive MIMO方向上，NI從2014年開(kāi)始和瑞典Lund University合作，在全球第一次實(shí)現(xiàn)了100天線的大規(guī)模天線信道測(cè)量和硬件原型化平臺(tái)。之后又積極地和國(guó)內(nèi)外通信研究公司和相關(guān)通信設(shè)備供應(yīng)商合作(包括Bristol University、Intel和東南大學(xué)等NI射頻領(lǐng)先用戶)，業(yè)界可以更高效地將最新的通信算法快速地原型化在真實(shí)的通信系統(tǒng)中。

　　在毫米波通信上，從信道測(cè)量開(kāi)始到硬件的原型化通過(guò)和紐約大學(xué)、諾基亞網(wǎng)絡(luò)、上海無(wú)線通信研究中心、北京郵電大學(xué)等射頻領(lǐng)先用戶的合作。 NI和諾基亞網(wǎng)絡(luò)公司共同開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10 GB/s的毫米波通信鏈路，這是目前公開(kāi)展示的速度最快的移動(dòng)接入無(wú)線系統(tǒng)。 這個(gè)超快寬帶速率符合工業(yè)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期，尤其為用戶提供了比最先進(jìn)WiFi網(wǎng)絡(luò)高出50倍的數(shù)據(jù)速率和延遲降低。

提高測(cè)試效率關(guān)鍵方案

　　5G測(cè)試中碰到的一個(gè)明顯的問(wèn)題在于通信協(xié)議的增加，使得無(wú)線測(cè)試的難度在無(wú)形增加。圖1是從2000年開(kāi)始無(wú)線協(xié)議增加的變化。

　　但是另一方面，無(wú)線芯片的測(cè)試成本在不斷地降低，所以，如何有效地提高無(wú)線芯片的測(cè)試效率成為了企業(yè)盈利的關(guān)鍵。在這方面，NI提出軟件定義無(wú)線電的架構(gòu)和PXI模塊化的硬件測(cè)試方法來(lái)提高測(cè)試效率，降低測(cè)試成本。

　　軟件定義無(wú)線電的架構(gòu)，可以更高程度上復(fù)用測(cè)試系統(tǒng)硬件，同樣的系統(tǒng)硬件加載不同的軟件工具包(WLAN無(wú)線測(cè)試工具包、藍(lán)牙測(cè)試工具包、LTE/LTE-A測(cè)試工具包)，就可以實(shí)現(xiàn)WLAN、藍(lán)牙和LTE網(wǎng)絡(luò)不同的測(cè)試功能。另一方面，PXI的模塊化特性保證了系統(tǒng)中的模塊可以靈活地配置和升級(jí)，確保了這個(gè)平臺(tái)上的產(chǎn)品能夠借助于快速的CPU和FPGA，從而確保了更快的測(cè)試處理速度。

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第5期第18頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。