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5G毫米波離商用還有多遠?

2019-11-13 09:45 互聯網
關鍵詞:5G毫米波

導讀:目前,實現商用的就是Sub-6GHz波段。

2019年中國國際信息通信展覽會上,工信部與三大運營商舉行了5G商用啟動儀式。11月1日,三大運營商紛紛推出各家5G套餐,中國正式邁入5G時代。5G波段主要分為兩個技術方向,分別是 Sub-6GHz 以及高頻毫米波(mmWave)。其中Sub-6GHz就是利用6GHz以下的帶寬資源來發展5G。目前,實現商用的就是Sub-6GHz波段。

5G首先在Sub-6GHz頻段得以商用,得益于Sub-6GHz頻段所使用的技術可以沿用4G時期開始發展的技術,與之相關的射頻組件產業鏈也相對成熟。雖然Sub-6GHz具有著優勢,但是,由于該頻段資源有限,也使得業界將目光投向了毫米波。資源相對豐富的毫米波憑借著更大的帶寬,可以實現數千兆級數據速率,支持在密集空間重用,解決重點區域承載問題。除此之外,毫米波還具備低時延的特性,可以滿足更多5G領域的需求。因而,3GPP在部署5G頻段時,就在原有的Sub-6GHz頻段上,又引入了毫米波。而伴隨著5G毫米波的引入,也意味著需要基站、射頻組件等也要做出相應的調整。

5G毫米波的到來將催生大量新型網絡服務,并有望為工業應用和校園部署提供快速、低延遲的固定無線網絡。而在從開發到生產的整個過程中,實施全面完善的測試和測量方法對于 5G 的成功部署至關重要。5G產品從設計到商用則必然要經過測試。因而,5G毫米波測試也是5G毫米波產品是否能夠順利走入市場的關鍵環節之一。NI認為,要想實現 3GPP 標準委員會規定的數據速率,需要采用漸進的方法,而不是對現有基礎設施進行迭代增強。換而言之,就是需要新的測試方法,來滿足5G時代下的毫米波測試。

從技術角度來看,測試設備是否符合運營商和 3GPP 委員會規范至關重要,這需要測試多個不同的參數,例如調制質量、射頻放大器線性度、接收機信噪比、發射機效率等。由于使 用毫米波來發射和接收信號,使得測試工程面臨著諸多新挑戰,比如通信時可能會遇到當前sub-6GHz 蜂窩技術未曾遇到的一些傳播和信號路徑問題,而且在設計新組件和半導體器件也會碰到許多新難題。

在毫米波頻率下,傳播損耗較高,因此波束成形的作用就顯得更為重要。而用于 5G 的波束成形測試系統需要掃描寬頻譜,并能夠測試每條路徑的最大線性輸出和壓縮行為。快速雙向多端口開關測試解決方案是任何 5G 開發和生產測試環境的先決條件。

在這種需求之下,非常適合測量和分析波束形成器和FEM的實際性能特性的OTA測試,成為了對毫米波測試過程中的新寵兒——3GPP 已經明確低頻和高頻的射頻一致性測試,如EVM、ACLR、OBUE等指標的測試,都將采用OTA方式。

OTA測試是通過“over the air”方式實現與測試儀表連接,除了需要測試儀表,還需要有OTA chamber,以及實現控制DUT和測試儀表的OTA系統軟件。利用軟件的輔助,來對原有的設備的進行升級,在一定程度上,能夠確保射頻測試設備能夠及時供應市場的需求。

具體來看,OTA測試會模擬產品的無線信號在空氣中的傳輸場景,而此種測試方式,可將產品內部輻射干擾、產品結構、天線的因素、射頻芯片收發算法、甚至人體影響等因素考慮進去,是一種在自由空間驗證無線產品空口性能的綜合性測試方法,非常接近產品實際使用場景。

但是,5G要想使用OTA測試,還存在著一些挑戰。 這其中,首要問題在于5G和LTE所用的測試技術存在根本性差異,如毫米波頻率,大規模天線陣列、波束成形還有動態物理層屬性等方面。除此之外,OTA評估需要也考慮到測量距離的問題。

NI 毫米波 OTA 參考解決方案就是一種 OTA 測量系統。該系統包含用于波形生成和分析的 NI 高帶寬毫米波矢量信號收發儀(VST)、高增益天線以及具有高精度實時運動控制定位器的射頻電波暗室。借助測試序列生成器,工程師可以配置該解決方案,以便分析 DUT 波束成形功能的特性并對其進行驗證。該解決方案還包含一套完整的軟件,為測得的數據提供了一系列可視化選項。

波束成形測量數據可視化(來源:NI)


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