羅德與施瓦茨助力5G終端商用化進(jìn)程

羅德與施瓦茨公司

4G改變生活，5G改變社會，這句話深刻地揭示了4G對我們生活的影響和未來5G可能對整個(gè)社會產(chǎn)生的影響。雖然目前3GPP R15的5G標(biāo)準(zhǔn)化主要是針對移動寬帶的場景開展，但是未來5G憑借本身性能的優(yōu)勢，覆蓋增強(qiáng)型移動寬帶、低時(shí)延、高可靠性和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)等典型應(yīng)用場景，例如車聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程醫(yī)療，虛擬現(xiàn)實(shí)，高清視頻等應(yīng)用將會承載在5G網(wǎng)絡(luò)之上，從而深刻改變各個(gè)垂直行業(yè)的應(yīng)用。

從頻段的角度，5G從傳統(tǒng)的6GHz以內(nèi)的頻段應(yīng)用擴(kuò)展到了毫米波頻段，頻率范圍覆蓋24.25GHz～52.6GHz?？紤]到mmWave的傳輸特點(diǎn)，傳輸損耗比較大，覆蓋范圍有限。傳輸過程中直射傳播占主要成分，容易被外界物體所阻礙，比如身體、墻面等，所以需要使用Beamforming來提高增益，mmWave更加關(guān)注使用有源天線陣列基于Beamforming技術(shù)去改善覆蓋的需求。另外，為了改善手握天線造成毫米波信號的衰減，5G毫米波終端一般在終端上會布局多個(gè)不同的天線模組以減少手握對于信號的影響。并且由于毫米波天線一般采用AIP的形式進(jìn)行封裝，所以從測試的角度來講，傳統(tǒng)的傳導(dǎo)測試不再適用于毫米波的研發(fā)和生產(chǎn)測試。而一般采用耦合的方式在遠(yuǎn)場（直接遠(yuǎn)場，間接遠(yuǎn)場）或者近場（近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換）的方法下進(jìn)行測試。因此給毫米波的測試帶來了更多的挑戰(zhàn)。

從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的角度來講，5G支持獨(dú)立組網(wǎng)（SA）和非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）兩種方式，其中非獨(dú)立組網(wǎng)可以利用現(xiàn)有的LTE的網(wǎng)絡(luò)部署，快速地部署5G網(wǎng)絡(luò)。獨(dú)立組網(wǎng)使用5G NGC可以體現(xiàn)5G的優(yōu)勢，支持網(wǎng)絡(luò)切片，邊緣計(jì)算等網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力。覆蓋了增強(qiáng)型移動寬帶、低時(shí)延高可靠性和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)等5G典型場景。

從終端商用化的角度來講，一部終端從開始研發(fā)到最終面向市場，主要有三大步驟，包括終端的商用化的認(rèn)證、研發(fā)階段的設(shè)備調(diào)測、生產(chǎn)階段的校準(zhǔn)測試以及品質(zhì)檢測。終端的商用化認(rèn)證包括了入網(wǎng)認(rèn)證、法規(guī)測試、終端互操作性測試以及運(yùn)營商進(jìn)行的入庫測試等幾個(gè)方面。而研發(fā)階段則包括了軟件和硬件兩大類的測試，其中包括SAR測試、功耗測試、天線測試、功能性能測試、音頻測試、高低溫測試、射頻測試、去敏測試、協(xié)議測試、EMC測試、吞吐量測試等各個(gè)方面。生產(chǎn)測試一般采用非信令的方式對射頻器件進(jìn)行校準(zhǔn)以及射頻指標(biāo)驗(yàn)證，并且采用信令方式對于整機(jī)進(jìn)行抽測。

羅德與施瓦茨提供一系列產(chǎn)品來支持5G的復(fù)雜測試需求，如圖1所示，CMW100主要用于5GNR Sub6G的射頻測試，同時(shí)兼容2G、3G、4G、C-V2X、802.11ax、藍(lán)牙5.0等最新技術(shù)的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)射頻測試。CMW100本身能耗極低，無噪聲，占地空間小，8通道更加適合現(xiàn)在復(fù)雜的終端天線設(shè)計(jì)，并可以用于多終端并行測試。羅德與施瓦茨設(shè)計(jì)了全新的CMP200綜測儀來支持5GNR的毫米波非信令射頻測試和Beamforming測試，CMP200輸入輸出中頻信號，并且連接羅德與施瓦茨領(lǐng)先的多頻段變頻器可以測試多個(gè)毫米波頻段，如n257、n258、n260、n261。

對于信令測試方案，羅德與施瓦茨設(shè)計(jì)了全新的5G綜測儀CMX500，結(jié)合現(xiàn)有的CMW500可以支持5GNR的sub6G測試和毫米波測試，針對sub6G的測試，可以直接通過CMW500的射頻進(jìn)行信號的輸入輸出，毫米波測試方案也是使用CMX500內(nèi)置的中頻模塊連接上下變頻器進(jìn)行OTA測試。該方案可以支持非獨(dú)立組網(wǎng)測試和獨(dú)立組網(wǎng)測試。用戶可以靈活地選擇CMW500的數(shù)量和配置以提升MIMO和載波聚合的能力。

CMX500采取了強(qiáng)大的性能設(shè)計(jì)保證CPU的計(jì)算能力以及最新的FPGA性能，相對于上一代CMW500處理能力提升10倍以上，并且可以支持到20Gbps的吞吐量能力以應(yīng)對未來5G更高的吞吐量要求。

除了全新設(shè)計(jì)的硬件平臺之外，CMX還重新設(shè)計(jì)了軟件架構(gòu)，將吞吐量測試、協(xié)議測試、射頻測試等功能進(jìn)行統(tǒng)一，并且對于軟件選件也進(jìn)行了統(tǒng)一。這樣客戶可以使用統(tǒng)一的軟件界面來進(jìn)行上述測試，從操作和成本角度都更加從客戶的角度進(jìn)行考慮。

5GNR sub6G測試從測試方法上來講同傳統(tǒng)的LTE并沒有太大區(qū)別，但是5G技術(shù)本身的復(fù)雜性給整個(gè)儀表架構(gòu)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，如上文所述，NSA的測試采用了雙連接的方式，NSA的架構(gòu)又有多種，目前Option3、Option4、Option7三種在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)度較快，目前NSA商用化主要采用Option3的方式，而Option3又根據(jù)數(shù)據(jù)承載的不同流向產(chǎn)生三種變型，其中SCG Split Bearer的方式是目前商用化優(yōu)先級最高的方式。在這種方式下，數(shù)據(jù)可以從5GNR的PDCP層進(jìn)行數(shù)據(jù)分離，可以靈活地進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度。而羅德與施瓦茨提供的5G測試方案，有成熟的LTE的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，從而在NSA的架構(gòu)當(dāng)中能夠?qū)崿F(xiàn)豐富的特性。

毫米波測試同sub6G測試的一個(gè)最大的區(qū)別在于所有的毫米波測試，包括射頻、協(xié)議以及無線資源管理都要在OTA的方式下進(jìn)行，這個(gè)測試方法在認(rèn)證階段，研發(fā)階段和生產(chǎn)階段都是必需的。羅德與施瓦茨提供認(rèn)證、研發(fā)、生產(chǎn)的全套毫米波終端測試解決方案。包括直接遠(yuǎn)場和緊縮場的測試方案。從暗室的角度來講，差異化的產(chǎn)品提供差異化的價(jià)格，適用于客戶的各種需要。如圖2所示，羅德與施瓦茨提供了從毫米波研發(fā)測試，認(rèn)證測試到生產(chǎn)測試的各種暗室。其中對于整機(jī)的測試，ATS1800C主要用于一致性的測試，ATS800主要用于研發(fā)級別的測試，CMQ200可以用于一般的研發(fā)測試和生產(chǎn)測試。同支持毫米波的信令和非信令的儀表進(jìn)行搭配，羅德與施瓦茨可以提供毫米波的全系列解決方案，從儀表、暗室到附件的測量方案，覆蓋認(rèn)證、研發(fā)和生產(chǎn)測試。

從上述介紹可以看到，羅德與施瓦茨可以提供從終端認(rèn)證，研發(fā)到生產(chǎn)的各種解決方案，覆蓋sub6G和毫米波的頻段，并且針對這兩種頻段提供系統(tǒng)的解決方案。整個(gè)方案面向未來的5G并且可以很好地兼容傳統(tǒng)的蜂窩測試以及最新的非蜂窩測試技術(shù)。全新的軟件架構(gòu)可以最大化的節(jié)約客戶在射頻、應(yīng)用、協(xié)議測試方面的投資，統(tǒng)一的軟件界面也更便于客戶進(jìn)行多方面的調(diào)試，從而可以滿足客戶全面的測試需求。