5G時代的測試究竟有什麼不同

溫馨提示：

文末有福利，記得拉到底！

回顧通信行業的發展，當3G轉向4G時，由於頻率覆蓋、傳播和許多其他參數的相似性，更新轉換比較容易。但當通信發展到5G之時，業界發現相對於4G，5G在這些方面都發生了變化。而這些變化的出現，就意味著相關技術要面臨著一場全面的革新。

從廣義上看，5G核心測試包括：5G網路架構改變帶來的測量技術創新、5G新空口技術測量、5G需求產生的新設備測量、新的應用測量、現場測試以及適合5G新技術的測試測量方法設計。

具體來看，由5G網路架構的改變，而產生新的傳輸網路需要改變適配5G業務的需求。由此所帶來的延時問題和同步問題是5G測試首要解決的問題。這對於測試測量設備來說，就需要高精度的測試精度(ns級)、要支持單向時延。需要在更多的網路測試，更複雜的網路維護下，同時也要保障精準的時間測量。

同時，為了避免大量傳播損耗，5G需要採用波束成形子系統和天線陣列。測試新的波束成形IC需要採用 快速可靠的多埠測試方案。這些測試方案必須測試每條路徑的信號增益和相位控制，以確保適當的信號細窄/尖銳程度(level tapering)和相位調整，從而減少旁瓣和正確控制波束的方向。

基於以上原因，使得5G測試方案開始朝著毫米波方向設計。因此，NI認為，本振引入的系統相位噪音會成倍增加，甚可能佔據主導地位，從而給組件測試帶來了極大的挑戰。測試儀器必須在FR1和FR2範圍內均提供足夠的動態範圍，以分析和驗證這兩個5G頻段內的組件性能是否一致。

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

但是，在實踐的過程中，業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不再適用天線連接器。而是採用天線整合晶元(AoC)和封裝天線(AiP)設備來實現毫米波頻率下的波束成形，但這種設備沒有可用的RF測試埠，迫使業界亟需尋找可以使用OTA輻射測試方法來進行設備特性分析的測試系統。

在射頻測試中，OTA測試是指由測量天線接收然後再將信號傳入測試儀錶的方法。OTA測試一般為了避免空間干擾信號與多徑，會在吸波暗室中進行。但是，由於在5G頻率更容易受到環境條件影響而出現傳播損耗，因此OTA測試的一致性可能更差。同時，由於傳導耦合測試無法在沒有離散連接點的情況下執行，因此將需要更頻繁地進行OTA測試。

具體來看，有三大類不確定因素影響著OTA測試的準確性：

1.系統誤差：系統誤差通常來自測試設備和測試儀器，可能因為這些儀器未正確校準或出現持續 偏移。此外，也有可能是因為用戶沒有正確操作儀器。

2.校準測量誤差：OTA系統的許多組成部分都存在著相關的挑戰，比如控制靜區的質 量；正確放置參考和測量天線以確保正確的對齊和距離(遠場)；消除駐波和互耦；以及準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使用正確的測量網格密度有助於獲得更可靠的結果。同樣可提高結果可靠性的方法有：採用嚴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；通過所有連接器介面控制任何信號泄漏。

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

對此， NI推出了用於特性分析和驗證任務的模塊化測試平台——PXI系統。據介紹，它與最新的 5G NR PHY 層要求保持同步，包含了構建多通道測試系統所需的測量科技和瞬時帶寬這些基於PXI的測試系統可以使用PXIe-5840 矢量信號收發儀(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儀(mmWave VST)對FR2頻段進行測量。該解決方案結合了數十個雙向RF埠，可直接用於5G測試。

為了幫助大家更高效的完成5G寬頻測試，NI（美國國家儀器）特別發布了《5G半導體測試工程師指南——5G寬頻測試的五大挑戰》白皮書。點擊文末的「閱讀原文」，註冊成功後即可獲取完整版文檔進行學習。

點擊這裡，獲取完整版文檔！

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！