差距在5 g测试

再添加一个行业分析师预计的长串5克disrupt-test技术。虽然最初的版本的这个无线技术将更快的多版本的4 g,正越来越担忧如何测试这一技术的第二阶段,将基于毫米波。

一些基本问题需要解决。其中包括:

• 没有办法把测试人员接收毫米波信号所需的天线阵列。普遍的共识是必须完成无线(OTA),但到目前为止,这种测试技术是不存在的。
• 不清楚如何测试是否接收技术在手机阅读适当的信号,由于mmWave信号衰减和干扰。这些信号可以被人们破坏,树叶,甚至天气,但确定是硬件问题还是信号问题面临的问题并不是微不足道的来源。
• 同样,基站技术需要波束形成技术来规避这些对象和各种类型的干扰。这种技术是否按计划工作,还是手机的问题,或者两者兼有,需要测试策略的一部分。到目前为止,还没有明确的答案如何实现这一目标。

测试行业已经取得了一些进步。但是,测试确实存在5 g技术流程今天是手动,这意味着缓慢而昂贵的。因此,尽管美国的FCC 28 ghz频段拍卖发令枪开火芯片制造商竞相释放第一个商业毫米波芯片,没有商业,manufacturing-ready test-and-verification系统还能够做这项工作。

“从芯片制造商的疯狂抢夺,但有一整套的担心一些事情,特别是无线测试还没有解决,”大卫·霍尔说,首席营销人员国家仪器。“人已经组装生产测试系统对早期silicon-some使用网络分析仪或高频射频分析程序。但你不想尝试使用一个舰队的一个大容量的移动设备,你会验证数以亿计的部分。”

5克以下测试例程需要新技术和自动化处理5 g系统的特殊要求。其他更改将正式组织提供更多的测试。别人需要改变态度承认5 g的越来越重要的日常生活customers-although还为时过早知道5克是否会实现令人难以置信的高期望值的服务。

测试供应商不想”是在一个位置的能力吃阻碍市场,”霍尔说。公告关于自动测试设备(吃)产品展示进展,但到目前为止没有功能齐全,商业上可行的吃为5克设计的存在,更不用说一个能够处理OTA以及其他挑战,他说。“客户想知道什么时候我们会有一个manufacturing-ready测试解决方案,解决很多issues-over-the-air测试是其中之一。”

压力已经促使一些客户开发和测试之间的界限变得模糊。他们购买吃的安装在开发labs-rather比测试和验证部门帮助更快芯片设计者解决设计原型,例如。

“毫米波是一个非常不同的动物,”阿德里安Kwan说,业务发展经理效果显著。它已经存在了超过50年,被用于军用雷达,运营在一个很高的频率范围。毫米波吃大约15到20年前首次引入测试人员去50或60 GHz,但没有很多主流消费应用程序。5克,我们看到50 GHz-nothing超过70 GHz。现在,这项技术进入消费领域,市场正试图了解这个设备可以适应。”

更根本的变化是未来。“不管你是看着增速低于GHz或毫米波,你需要一个新类的设备给你更高的功率效率和更紧凑的足迹,“特帕兰杰佩说,首席技术官Veeco。“你必须能够多个天线,和只有这么多的足迹和电池供电。你必须得到硅的频率响应。它不能兑现的频率或大小,所以有一些限制,但是硅仍可发挥重要作用。放大器部分将使用化合物半导体。无论是砷化镓和氮化镓的我们不知道。两者之间会有一场战斗。然后如果你看看系统的其他部分,如调制解调器,可能会直接转换。”

什么效果最好,还有待观察,但制定测试策略基于这些变化变得越来越有挑战性,而这个问题只会越来越随着每一个新的的技术。

波束形成,相控阵天线
转向更高频率和高增益波束形成的必要性需要包含潜在的数以百计的相控阵天线天线组件,每个都有自己的射频连接。使传统的测试使用有线连接发射机和接收机射频不切实际,而且常常是不可能的。

“调制方案改变了高带宽需求的渠道,“效果显著的关颖珊说。“我们已经从20 MHz到80或100 MHz每通道,你真的需要结合不同的渠道去的特征波束形成。”

波束形成也不可能单独测试电台和天线元素,现在是很常见的,因为相关的结果是没有多少能量天线能够扑灭,但如何有效地使用放大器和相移和其他组件直接能量到一个特定的目标和获得正确结果,Michael Foegelle说ETS-Lindgren技术开发主管,销售商业专用工具和组件测试系统,包括在线旅行社sub-6GHz 5 g系统的测试。

“5 g天线很难测试,因为他们不停止changing-they在不断修改自己对波束形成或MIMO(多输入和多输出),拥有先进的信号处理后,所以总是从一个角度或改变其性能的角度来看,“根据Lawrence Williams,产品管理主管有限元分析软件。

唯一的方法来测试一个复杂的天线及其环境,采取持续的变化是一个高频结构仿真器可以识别信号处理的挑战,考虑到电路设计和芯片的配置,并建立行为模型,显示了一个实际的物理过程的模拟,威廉姆斯说。包括SoC的设计,基板和包装的结构、电磁干扰和随机误差的可能来源。它还需要能够对波束形成的建模和提出建议,功率和数据连接。

“5克,特别是毫米波,你处理事情非常小,所以连接器(RF测试人员)大于天线,和有太多的连接,“Foegelle说。“更糟糕的是,你正在谈论一个活动数组与放大器相移和一切,所以你不能在放大器和信号源之间的联系。你必须衡量从最终用户的角度,因为(公制)你想要数量的总和RF和天线元素在空间,因为他们结合后的一些信号可能到达阶段。”

图1:罗德与施瓦茨多端口网络分析仪ZNBT20用于5 g波束形成演示,测试设备是一个评估板的模拟设备。来源:半导体工程

复杂的因素的数量很难想出一个度量利率甚至直接的无线电信号如何达到特定的目标。

大多数5 g测试发生在手机,但复杂是因为5 g信号,特别是在更高的频率,麻烦通过泡沫塑料作为被测试的对象。误差矢量幅度(维生素),衡量广播的信号调制和解调接收,只涉及整个等式的一部分。所以没有一个很好的指标,以此为基础设计一个测试程序来评估5 g芯片,Foegelle说。

无线下载(OTA)测试增加了另一个问题。这是更复杂的比测试电台的强度。挣值管理无线连接的标准度量质量,都有效地衡量广播信号调制和解调接收,但它没有考虑事情可能导致一个信号到达两个部分的阶段,比如手机的CPU时钟。甚至简单的测试就像一个手机接收5 g信号有意想不到的小陷阱,就像所谓的意外干扰signal-neutral材料用于保存起电话被测试。

“我们习惯于将泡沫的空气,所以我们不考虑测试,因为它只是拿起电话,“Foegelle说。”问题是一个信号在28 ghz经历10厘米半波长塑料转变的一波,经过泡沫塑料相比,所以这两个波的相位,你必须让他们排队了。”

和相控阵波束形成有这样一个戏剧性的对信号的影响,大多数测试关注他们,但形状或材料设备的手机或AP是由使用的塑料薄膜内部保护和其他相关设计元素,测试整个系统,而不是一次一个组件,是唯一的选择。

固件
所有这些组件是由固件,使得决策相控阵,所以软件也必须包含在验证array-another大背离常态。

5克的未来版本将所有的数字,而不是产生模拟信号转换的广播。这将使整个系统更有效的通过消除转换,但将介绍具体决策算法用于固件对波束形成元素进行测试。

软件将在基本功能起到非常大的作用,特别是在识别和跟踪的来源连接密集的世界,快速变化的细胞,迈克尔·汤普森指出,在定制IC射频解决方案架构师和PCB组节奏。“你会需要一点自我诊断测试本身是否有一个角度或更改,将获得更好的收益。内建自测试是有意义的,但你不希望它beam-searching试图获得更好的收益,”汤普森说。

节奏和其他供应商测试和优化功能构建到他们现有的测试套件,但专业代码复杂的波束形成和gain-maximizing函数,就像许多其他所需技能5 g糊涂事,薄在地上。“天线设计师比电路设计师一直低,所以最好有一些内置的能力。”

但是在复杂的系统,越繁重的处理要做在软件,越好,

5克的意思是“非常低的延迟要求的一些事情你有奢侈的在软件必须在PHY层完成,”据Susheel Tadikonda,负责工程的副总裁Synopsys对此“验证组。“体育可以支持很多算法,所以它将快得多,如果你能多波束形成逻辑构建到体育,而不是离开它的软件。”

方法并把设计师的更有责任能力构建复杂的波束形成和RF-source跟踪成PHY层已经极其复杂,Tadikonda说。仅会增加参与验证的复杂性,使组织难以处理的测试工具和流程。

然而在5克,软件包含的不仅仅是司机使其他部分工作。随着设计的发展逐渐从模拟向数字波束形成,算法用于控制电话将成为更重要的部分的射频和信号加工将固件关键系统的一部分功能进行测试和验证,而不仅仅是一种告诉硬件该做什么当一个按钮被按下。

“这是另一个的变化,不仅将彻底改变你设计收音机但你如何测试它,“Foegelle说。

没有准确,相关测试,并且可能不会直到5 g设备上市和测试专家有机会评估不仅仅是设备,但如何具体指标反映设备的最终用户的体验如何测试这些专家设备反映正确的度量。

“这是一个相当大的转变的假设和你怎样处理测试,Foegelle说。很难甚至不可能现在设计新的测试或评估具体的指标,然而,因为每个组件如何将执行的不确定性以及它们将如何执行在音乐会使它甚至不可能建立一个度量是否相关,更不用说有效。

“从网络运营商的角度来看,如果我想正确电话2 db的性能下降2.5 db通过改变我的网络,相当于把更多的基站网络上的25%,所以它是重要的,”Foegelle说。“每个人都被谨慎的估计,但猜测这个数字高两到三倍,因此人们很谄媚,因为潜在的误差测量手段的数字可以几乎没用,”Foegelle说。

不过,好消息是,大部分的不确定性将清理和测试工程师能够发现可能不是绝对精确测量但不够准确。

“如果你在写一个算法直接梁转45度,你还能做的数量是准确的在100英尺而不是10 ?我想是的,我们能算一个工作方式,”他说。“现在,开发这些的压力测试方法和定义的东西没有定义是前后颠倒的情况。”

结论
5克绝对是一个技术挑战,需要改变测试和验证组织试图跟上。也有望成为一个无处不在,不间断数据拨号音的电脑公司多次承诺。

如果能够提供5克,终端用户将依靠它超过短信和GPS。它将推动服务他们不能没有或不能容忍失去如果信号消失时的服务水平远高于是典型的蜂窝网络或者无线网络今天。

“所需的可靠性水平是在一个完全不同的比手机更喜欢自驾车辆,“说ANSYS威廉姆斯。“我们必须谈论如何架构一个数据环境,不仅仅是一个网络”。

苏珊兰博和埃德·斯珀林对此报道亦有贡献。

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