测试毫米波5 g

苏珊兰博和埃德·斯珀林

电信世界已经告到5克,但没有一致性如何这下一代无线技术将推出在各种地区和大量的未知如何将测试以及可靠的最初。

大量的困惑在什么存在5克构成的。有sub-6GHz 5 g,它有时被称为4.5 g。然后是毫米波波段,这从根本上改变了无线通信范式由于速度的改进。

也有很大的局限性在毫米波信号能走多远,也许更重要的是,它能走多远没有任何信号完整性的损失。信号的视线,点对点。信号不好周围的物体;一个人,一棵树,一个建筑将干扰信号。解决方案是波束形成,其目的是对象或反射光束像台球开往侧口袋里。

这一切似乎阻碍努力实现这种技术。例子:11月14日开始,美国联邦通信委员会(FCC)将拍卖的毫米波频段。FCC出售28 GHz (27.5 -28.35 GHz)上微波灵活使用服务(UMFUS)许可证(101年拍卖),和24 GHz (24.25 - -24.45, 24.75 - -25.25 GHz)许可证拍卖(102)一旦拍卖101总结道。高速bands-37 GHz, 39个GHz, 47个GHz乐队将在2019年被拍卖。

5 g网络承诺令人难以置信的速度和低延迟设备100倍,但包括所有无线电频谱乐队,低到高。作为用例桩5 g会带来什么,高波段毫米波将是重要的。在理论上非常快,因为它比其他建立乐队不太拥挤,mmWave应该是能够携带大量数据较低的延迟。但是有很多问题必须先解决。

测试的挑战
主要挑战之一涉及到测试,这变得越来越困难随着频率的增加5 g。

“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年的军事雷达。测试的频率开始大约15到20年前。测试人员可以上升到60 GHz,但没有很多主流消费应用程序。这种技术进入消费领域,市场试图弄明白这是如何被采纳。包括从服务提供商如何制造这些设备,包装和测试。”

这不仅仅是5 g手机。5克的整个生态系统,所有这些有不同的测试需求。

“有一个汽车元素,还有小细胞,微细胞超微细胞和毫微微细胞,还有技术从多模多波段、“Kwan说。”也有智能自适应阵列天线的阶段,由于电池寿命,你有两个光束定位用户和第三个点或可能最小化,你不断地搜索。这两个信号用于目标非常直接的信号给用户给他们最大的带宽。”

而不是测试收发器,收发器需要与测试天线,并在某些情况下的天线需要测试。与毫米波,一切都需要测试,包括包和速度和完整性的信号,这可能会需要无线测试。这是全新的商业移动世界,并且它必须在更高的体积比雷达之类的东西。

“我们与毫米波参与实地试验,”James Kimery说射频和通信产品营销主管国家仪器。“这包括概要、流动、传递、交接范围和能力。有相控阵天线设备和基站。也有增益增大天线,所以元素越多,获得引导光束。但是你仍然不能克服物理。28 GHz的频率不传播到2.8 GHz。”

Kimery指出的一个挑战是要求更多的基站。“现在你有一个基站,但是你可能需要5个或5个以上毫米波。成本是回程,基站,所以你有集成访问回程(IAB)这样你只运行纤维/空气的别人交流。”

需要层次测试整个网络拓扑,拓扑将不一致,因为5克可能会开始在人口密集地区和工作外。

材料和结构
这并不是唯一的改变。在先进的节点设计芯片的成本继续上升,随着各类noise-electromagnetic干扰的影响,相声,权力和衬底,在others-chipmakers本部门开始关注建筑芯片的不同方式。

这种变化包括使用不同的材料被用于5 g设备等FD-SOI和RF-SOI。这些设备的优点是平面,所以热量不会被困在finFETs的鳍,还有一层绝缘材料,以减少噪音,热,和各种静电效应。

“我们看到一个强大的拉动12海里FD-SOI毫米波,以及增强虚拟现实,”杰米·谢弗说,产品线管理高级主管GlobalFoundries。“你会看到这个推出在2020年下半年或2021年上半年。5 g的增速低于GHz版本将使用14/16mm finFETs。但随着毫米波,将搬到28 nm HPC high-k /金属门和社(FD-SOI GlobalFoundries的版本)。关键有集成功率放大器功率较低。使用数字波束形成,得到优良的隔离。”

第二种方法是先进的包装。苹果公司率先通过引入扇出技术到iPhone几年前。从那时起,该行业一直在尝试各种各样的包装方法,从2.5 d各种类型的扇出、桥梁、单片3 d、system-in-package甚至直接债券。

“我们可以预测一些问题通过学习过渡的3 g, 4 g应用,“阿尼尔Bhalla)说,市场营销和销售的资深经理天体电子学。“但不延迟5 g部署之前需要仔细考虑。同时,我们可能会看到新的问题成为一个小型化的结果,如system-in-package实现。和天线之间的联系,前端模块(FEM)和收发器将继续引起变化,特别是如果天线成为结合有限元法和收发器。最后包装技术趋势可能会需要发展无线测试方法产生更多的可重复的结果,揭示缺陷。”

这将成为5 g技术传播和问题开始出现。

“它需要进行大量的测试我们的芯片,以验证设计和制造业务产生解决方案没有缺陷和安全的监管标准,”巴拉说,并指出这是特别重要的5 g涉及连接和越来越多的自主车辆通信。“汽车将需要使用比消费者更成熟的技术设备,如智能手机。这个测试将发生在组件和系统级。”

自治系统需要不断的测试领域,包括阿拉伯学者,或内置自测试,“负担落回到设计测试团队,”布雷迪Benware说,高级营销总监Tessent产品组导师,西门子业务。“不只是做测试在制造的最后阶段,它是一个连续的测试设备的最终用户应用程序。”

持续的攷虑测试失败的部分需要自动化测试,Benware说。”承诺的大规模增加带宽5 g是创建一套大型蜂窝技术的新的应用程序安全等关键市场的汽车,医疗,和工厂自动化。4 g与传统消费市场,这些市场严格的功能安全标准ISO 26262、IEC 60601和IEC 61508,,这意味着更多的严格的测试和新攷虑失败缓解策略必须部署5 g。导师一直积极汇集了一组全面的功能自动满足这些功能安全要求。”

”功能安全都是关于确保故障发展的字段这些部分降解的领域,有一个安全的方式,这些部分失败,失败的更广泛的系统可以应对,“Benware说,谁说90%的缺陷在高级节点芯片目前在细胞内。”,需要大量的分析这些设备的设计阶段了解区域的设备和功能是什么容易失败。什么是这些失败的影响如果他们确实发生,然后插入额外的电路在设备以确保如果有检测到故障,容忍或系统中,这样就可以将回应。”

供应链问题
另一个需要解决的问题是供应链。与任何新技术一样,它需要时间去建立一个供应链。但由于5克,所不同的是,这是一个好的开始建立,成功和巨大的终端市场基于技术,从未在大规模使用。

机会是巨大的,许多创业公司涌入这个市场。但这也是一个潜在的问题从供应链的角度来看。

“5克是快速增长,因为每个人都实现了价值,但是它的移动速度,很难停下来,找出一切会混合在一起,”Ranjit说Adhikary,负责营销的副总裁ClioSoft。“后端是把事情,但你得到了很多公司正在收购。但是他们不知道他们有多少IP,或者多少值得。组织是一个低优先级。你也不知道接口处理,在什么条件下,有什么问题在IP等级。然后有人离开了公司,没有人知道他们做什么。”

结论
5 g的承诺意味着使用毫米波高带谱。“这些电波提供更大的容量但旅行比低波段光谱较短的距离,“州CTIA,代表美国无线行业游说团体。所有主要的电信公司在世界各地现在测试5 g技术。全球急于跳过障碍,索赔第一状态在5克扮演的理论第一个5 g战利品。活动升温,那么测试的必要性。测试需要自动化5 g对某些应用程序需要不断的测试,自动驾驶汽车等对安全性要求苛刻的使用。

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第2部分:准备5 g标准和技术只是问题的一部分。减少延迟和开发应用程序利用5克还有很长的路要走。
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