5G测试方案蓄势待发 LitePoint挑战测试难题
- 台北讯
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第五代移动通讯(5G)和2017年万众瞩目的人工智能(AI)将是接续这几年最吸引众人目光的热门技术，5G已经如火如荼逐步朝向全面商业运转的阶段迈进，这个由3GPP所主导的无线通讯技术，毫无疑问地已经迎面而来。2017年12月率先于公布「Non-Standalone 5G New Radio」标准，这将是全面启动5G网络商用化的重头戏。
放眼2018年的5G产业界的重要指标，除了2018年初韩国平昌冬季奥运试点之外，还有2018年下半的主要都会区为主的5G无线固网服务的开通(Multi-City Fixed Wireless Rollout)，皆加速5G网络的商用服务的推广，面对2019年开始的Sub-6GHz频谱的商用服务的进程，半导体芯片大厂紧锣密鼓推出5G相关的SoC芯片，大量的5G通讯设备、移动设备也会开始准备上市，抢食这个巨大的商机。
5G技术是一个以使用情境(Use Cases)为主的多样化技术组合的规范，当中整合传统的3G/4G网络与室内常用的Wi-Fi 802.11系列技术，新的领域如Lora、NB-IoT等规格也在列，所以网通装置系统厂商与OEM/ODM大厂对于5G产品在DVT阶段所需要的测试需求，马上就水涨船高，莱特菠特(LitePoint)为了协助海峡两岸的网通产业了解5G系统验证与测试的技术的新发展，主办「抢占5G先机-下一代无线测试技术新挑战！」活动，一共5场的科技飨宴，其中于2018年4月17与19日两天，分别在台北与新竹盛大招开。
LitePoint测试解决方案协助客户迎战5G技术的严苛挑战
「抢占5G先机-下一代无线测试技术新挑战！」活动，LitePoint President Brad Robbins为表示对亚洲市场的重视，积极出席台北的研讨会，显明LitePoint对于台湾市场的高度期待与全力支持的决心，面对5G全面布局，相关5G应用席卷而来，LitePoint已经准备好了。接着由LitePoint全球业务副总裁谢顺富(Richard Hsieh)为活动致词，除了向与会来宾致意之外，他指出5G通讯技术将成为下一时代智能应用的主流，现在以AI与5G技术所打造的智能装置，都会逐渐朝向5G无线装置靠拢，而无线通讯技术的测试一直是LitePoint所关心的核心价值，旗下的所有测试解决方案与机台设备的研发，专注于协助客户打造无线通讯产品在市场上的竞争优势，摆脱对手杀价竞争的桎梏。
谢顺富强调，LitePoint所提供的测试解决方案从最前端的芯片设计端验证开始，横亘IC芯片量产、模块测试，一直到整个产品的系统开发、制造、大量生产等所有重要环节的测试需求，他特别点出IoT产品对成本非常敏感，其生产成本已经到达锱铢必较的阶段，所以LitePoint测试解决方案协助客户达成节省成本的考量。
在高频毫米波(mmWave)频段的高端产品，以芯片天线(Antenna in Package)产品为例，对于严苛的OTA(Over- The-Air)测试要求，都形成重要的测试技术的挑战，同时，为了解决愈来愈多的RF模块产品的测试，让LitePoint对模块的测试范畴，有全新的视野，LitePoint的工程团队，能够协助客户进行跨生态系统、供应链的掌控，确保制程制造能力的改善，缩短上市时间的时程，并获得快速产能提升，追逐最大的获利。
重要使用情境善用测试解决方案，彰显5G价值优势
LitePoint产品经理Yuka Muto女士在研讨会中，从2018年初在韩国平昌冬季奥运所展示的5G应用，摘录她所看到的优势，包括(1)快速上网速度的展现，现场使用平板电脑的上网速度比LTE时代还快上100倍，号称3.5Gbps的速度没有浪得虚名；(2) 虚拟实境(VR/MR)技术在运动赛事实况转播的过程中，带来令人惊艳的效果；(3)人工智能的技术有淋漓尽致的表现，尤其以选手村的翻译机器人所做的多国语言的实时翻译，实际成效令人激赏；(4)无人自驾车与自动化无人载具，让5G高速传输网络的发挥效能；(5)在Uiyaji Wind Village所展示在智能农业整合，展现使用无线固网服务(Fixed wireless services)的成效，透过实时视讯的数据分析，以追踪农牧产品的生长状况的掌握，大幅度减轻农夫与从业人员的负担。
虽然仍有美中不足的状况，例如不同区域所呈现网速不均的现象，VR眼镜禁不起头部快速左右转动，而产生晕眩不适之感，以及平板电脑不便携带等某些负面回应，都足以令人重新审视使用情境的设计，对产业界也有同步相互学习的助益，她特别举出几个从中所发现的商用化的使用情境。
首先就是无线固网(enhanced Mobile Boadband；eMBB)的使用，这当中兴起客户终端设备(CPE)所引起的测试需求，她提醒这些都是电信营运品质等级的无线装置，所以测试的要求非常高。
其次就是新型态的5G移动装置，因为考虑到既有的LTE网络的使用，同时又须使用5GNR的技术，所以新的5G移动设备测试需要同时兼顾4G与5G的规格，尤其是5G会使用包括6GBHz以下与毫米波频段，最显而易见的测试挑战，就是高频的芯片天线的测试，这些需要使用OTA的技术来验证天线的整体效能，所以LitePoint设计小巧精密的毫米波OTA测试验证箱(mmWave OTA Test Chamber)来协助系统厂商验证DVT产品的多天线与射频模块的效能，就益显重要。
第三个使用情境就是自驾车的使用情境，这和第四个情境的IoT的装置的使用，都牵涉更多的无线通讯技术与传感器等新兴技术的使用，让工程团队为了追求时效的条件下，大量使用芯片大厂的参考设计，连带更需要测试机台来协助这些设计验证的实测，扮演着更积极的角色。
5G不是只有一种技术，也不会只有一种使用情境，要能兼容并蓄，让众多的技术与使用情境紧密整合，Yuka强调，LitePoint能协助客户完整测试这些钜细靡遗的功能，深感与有荣焉。
第一台5G单机mmWave测试解决方案解决DVT验证与量产挑战
LitePoint亚洲区应用工程技术部协理谢定龚(Alex Hsieh)先生着重于毫米波频段测试议题，他聚焦于解决5G的手机上所具备的多样化RF模块的测试，这些模块除了3G/4G之外，还有即将到来的Sub-6GHz与mmWave的模块，以Sub-6GHz为例，手机上就需要至少4根天线(为4X4 MIMO)，而mmWave也需要考虑至少两个mmWave的RF模块的测试，所以5G从工程验证阶段的测试就充满挑战。
5G的测试从PCB板端的测试就需要同时考虑传统的连线测试与OTA测试，谢定龚列举四片PCB测试的组态，低频部位使用IQxstream-5G搭配8个RF输出，使用一台1对2的交换器可以扩充到测试16个RF输出来测试，另外在中频的部分，LitePoint使用IQgig-IF当作中频测试仪，可以用来测试5到19GHz频率的测试，并使用1对8的交换器来扩充。
此外OTA测试部分，谢定龚自豪的表示已有厂商使用LitePoint的测试配置，这个由基带与中频的控制参数与LO信号都集中在一个独立IF的模块的设计，使用IQgig-5G的机台与IQgig-IF的组合，量测水平极化、垂直极化信号与参数，由于一个手机上常见的2x2阵列天线的远场(Far field)测试，需要约6cm~8cm的距离做OTA测试，所以LitePoint设计自家的mmWave OTA Test Chamber做天线效能的量测。
目前mmWave OTA Test Chamber的尺寸大小，随着待测物受测频率与天线阵列多寡与量测应用而定，并配置旋转马达做DVT验证，对于天线场型的量测、验证与校准都息息相关，这同时也是DVT测试受重视的主要项目，LitePoint的设计已经考量了量产的Chamber与DVT Chamber的差异。
LitePoint的mmWave高频RF测试以IQgig-5G机台为主，涵盖28 GHz与39 GHz频道测试，这同时也是全球第一台单机设计(One Box)的测试解决方案。此外，在中频测试上，使用IQgig-IF机台来做测试，而6GHz以下(Sub-6GHz)的应用，采用IQxstream-5G机台来量测，所以高、中、低频的测试都有完整的覆盖，协助系统厂商完成在DVT严苛的测试标准下的设计验证。
符合TR38.810规定，TRC推广飞行紧缩场测试整合方案
硕讯科技(TRC)董事长蔡遥明(Frank Tsai)先生，受邀介绍他们所设计的飞行紧缩场(Flying CART)的解决方案，这是针对符合3GPP TR38.810测试规定的mmWave OTA测试整合方案，测试频率的范围从24GHz到120GHz，同时由水平与垂直座标的移动来做3D量测，蔡遥明表示，这一套解决方案是通过TR38.810测试规范的系统，并搭配使用LitePoint的IQgig-5G机台所设计。
TRC的飞行紧缩场解决方案是为了从晶圆(Antenna On Chip)、半导体封装 (Antenna In Package)、天线模块、EVT、DVT等产品，一直覆盖到试产与大量生产所需要的测试需求，除了5G、IEEE 802.11ad装置之外，还包括车用雷达所需要的测试，他指出5G的高指向性天线阵列的量测不确定性增高，随着天线做在封装或是晶圆上面，所以需要测量的波长愈来愈短，往往连螺丝与外壳组装时都会交互影响，所以测试的困难度高涨，相位移的情形愈来愈严重，所以测试机台的设计也愈来愈难，TRC飞行紧缩场搭配机械手臂来协助取样信号的要求，做到TR38.810所规定的测试方法，希望协助网通产业界进军潜力无穷的频毫米波(mm Wave)频段的市场。
5G FWA拔头筹，IQxstream-5G迎接5G手机的测试挑战
唐卫华(Weihua Tang)先生是LitePoint大陆的应用工程部经理，对于2018年下半万方瞩目的5G固定无线存取(Fixed Wireless Access；FWA)服务做深入介绍，这个期盼提供媲美光纤速度的联网品质与使用者体验的服务，将是5G市场前哨战的开始，5G FWA所以雀屏中选，在于效能以及经济考量的两大关键因素。
5G FWA解决方案使用MU-MIMO、毫米波频谱，以及Beamforming(波束成形)等技术，提供更高容量，高速联网的品质，这些技术组合让电信营运商得以直接提供使用者以Gigabit为单位的高速数据传输的服务，类似使用5G的无线通讯来做固网的服务，对于不适合做光纤铺设的地区，5G FWA可以是最后一里(Last Mile)建置的一部分。
最重要的优势是电信营运商也能借此减少资本支出(CAPEX)，进入市场的门槛也大幅度的降低，固网宽频市场竞争更加激烈势不可免，5G FWA解决方案兴起一波新型态的5G装置上市，一般分类可区分为以5G手机为主的装置，以及如客户终端设备(CPE)、Small Cell(小型基站)与无线AP闸道器等网络架构为主的装置，此二类产品随着不同的配置与使用情境，都有相当令人期待的市场机会。
由于5G FWA的装置也会与Wi-Fi/BT的无线传输协定一起使用，所以5G装置上也同时具备Wi-Fi/BT等模块，所以产品测试的项目也必须二者兼备，以5G手机为例，测试3/4/5G的功能需要约360秒，而测试Wi-Fi/BT功能，则需要额外的30秒的时间，但是以CPE装置为例，则恰巧相反，重点反而在Wi-Fi为主的闸道器功能测试，尤其在Small Cell装置上，光测试MU-MIMO所需要多达64根天线的配置，当中考量测试效能与所花费的工时，是LitePoint测试解决方案所聚焦的核心功能。
LitePoint一共推出IQxstream-5G测试解决方案做为Sub-6G的5G手机测试，对于CPE装置的测试则使用IQxel-MW Model XT为主，唐卫华还展示IQxstream-5G针对8个RF埠测试提供200 MHz带宽的测试范例，如果使用1对2交换器还可以扩充到16个RF埠的测试配置，另外，由于5G手机特别需要考虑大量制造与测试的效能，所以多个待测物(DUT)与扩充性都是手机代工厂所特别重视的特点，IQxstream-5G全面迎接5G手机测试的严苛挑战。
5G测试不可或缺的高效率802.11ax测试解决方案
802.11ax的Wi-Fi标准与5G通讯标准相互竞争早已台面化，802.11ax最重要的是数据传输效率上的改善，以解决公共场所中，大量使用者同时使用而大塞车等问题，LitePoint应用工程部经理赵伟清(Chris Chao)的简报强调测试OFDMA与MU-MIMO两个802.11ax装置最重要的两个技术，这也是系统与芯片厂商测试上所面对的最大的挑战，由于此二者整合一起的多元测试与多使用者情境的模拟测试，其中复杂的组合测试，经常容易出错，而LitePoint解决方案就是为了降低测试的门槛，简化流程，一举掌握802.11ax规格的要点。
这尤其以802.11ax的AP的测试最具代表性，AP经常扮演控制一切的角色，协调所有终端装置间的数据交换与传递，举凡在装置间的信号同步与RU Leakage所造成系统的差误与效能的减损，赵伟清所示范的测试情境包含模拟多个使用者、RU与数据流封包(Stream)对AP的测试，以及AP的Downlink与Uplink的不同测试要求的模拟，加上802.11ax所规范的Power Boost的功能，让不同距离的STA可以维持一致的量测功率，利用机台的精确功率控制功能，完成复杂的测试要点。
为了进ㄧ步简化测试程序，LitePoint利用「IQfact +」的软件，搭配组成个别的AP测试顺序模式(Sequence Mode)，大量简化测试的流程，甚至可以将几个测试项目加以整合，节省更多的测试时间，赵伟清进一步分析，两岸系统厂商测试802.11ax装置已经一年多，最早普遍认为矢量强度(EVM)量测是第一个门槛，后来才发现多个RU的整合测试的难度更高，随后而来就是Power Control的控制的进阶测试，以及最近的Trigger Base的Timing Control，这些过程都代表着测试难度的升级与进阶，LitePoint为了协助系统厂商有效率的过度这些阶段，LitePoint开发IQxel-MW的系列机种，提供平行多DUT测试架构，获得测试速度和效率的大幅度提升，是产业界测试802.11ax装置所不可或缺的测试解决方案。
降低物联网装置测试瓶颈，NB-IoT应用加速普及
LitePoint针对NB-IoT/Cat-M1等物联网装置的蓬勃发展，非常看好智能城市、与智能医疗等应用情境，以及物联网装置的测试挑战，LitePoint上海的应用工程部主管孟泽初(Charles Meng)先生的简报，关注于NB-IoT与Cat M1模块高效能测试解决方案部署策略，他指出大约有60%物联网装置以低功耗广域(LPWA)通讯技术为基础，其中大陆地区倾向于使用LTE Cat NB1 (NB-IoT)的标准，目前的规格使用180KHz的带宽提供Downlink与Uplink传输数据，另一方面，欧、美地区则以LTE Cat M标准为大宗，使用1.08MHz的带宽提供数据传输支用，其他新兴的通讯标准如Sigfox、ZigBee或LoRa的使用也逐渐赢得信心，可以说各有斩获。
LitePoint的测试解决方案整合IQxstream与IQxstream-M机台为主，其中LTE Cat NB1 装置的测试，主要芯片大厂的认证，而LTE CatM1的测试也获得相关大厂的认证，这是长久以来，LitePoint与国际芯片厂多年紧密合作的重要成果，对于物联网装置的未来发展，持续提供完整的支持，以助于物联网应用的迅速普及。
