LitePoint测试解决方案加速5G商机 重塑产业格局
- 孙昌华/台北
巴塞隆纳举行的MWC 2019是年度盛事,2019年看到多样化的5G产品露脸,不光是5G智能手机即将上市,诸如5G NR口袋型分享器等网通产品也非常吸引观众的关注,5G的商转已经箭在弦上,虽然不同区域与国家的时程表或许不一,但是几年前产业界所看到的5G愿景,如今一一筑梦踏实,正式展开。
莱特菠特(LitePoint)为了迎接5G时代的到来,协助海峡两岸的网通产业界掌握5G系统验证与测试技术的新发展,不断透过每半年举办的产品研讨会,并提供现场展示,针对尖端的测试机台的亮相,提供给电子供应链与生态系统夥伴一个相互技术交流的大好机会,协助客户打造无线通讯产品在市场上的竞争优势,并加速产品上市时间,抢占市场先机,这次「科技赋能,加速5G重塑产业格局- LitePoint 5G热点无线技术测试研讨会」活动,在台湾一共主办2场科技飨宴,于2019年5月21与22日两天,分别在新竹与台北盛大招开。
LitePoint与客户一起成长,迎接5G所创造的大商机
LitePoint全球业务副总裁Richard Hsieh先生的开场引言,清楚描绘LitePoint在5G测试解决方案的产品发展策略,为了迎接5G所带来的全新产品计划与不断开展的新商机,Richard表示,5G技术让每一个参与的厂商都看到璀璨的商机,LitePoint从快速掌握不同商业化进程中各个5G标准的技术环节,提供更快、更简单、更具成本效益的测试解决方案,满足客户高品质的要求,对LitePoint而言,2019是忙碌与期待丰收的一年。
5G的标准,目前正式公告的5G NR标准,在技术面上做了一些更新,最主要的就是新增频谱的范畴,对于工程设计团队的挑战仍与日俱增,LitePoint为了协助产业界可以顺利推展5G技术与产品,确实掌握从DVT等工程验证到产品量产的每一个进程,达成Time To Market的目标,并且当市场规模逐步放大时,也能够抓住适当的获利时机,达到Time To Production的要求,以及Time to Money的最大收获,Richard由衷希望与客户一起成长,迎接5G所创造的大商机。
2019年看5G测试设备、新频谱与5G时代新测试趋势
日新月异的技术革新驱动产业向上成长,5G技术所引领的全球趋势,带来全新的产业变革,其所带来的大量频谱的使用,无论是6 GHz以下(FR1)频段,或是毫米波(FR2)的频段从30~300GHz的使用,产品验证与检测对于各家网通业者与OEM/ODM厂形成重大的负担,无线产品市场分析师Dr. Jeorge Hurtarte先生的简报首先就是聚焦于新频段频谱的更新。
Dr. Hurtarte指出5G在2019年有几个FR1频段中的清楚定义,首先是中频(Midband),涵盖3.2 ~ 4.9 GHz的频段,另外也定义6 GHz频段,从5.9到7.125 GHz之间,至于毫米波(mmWave)频段,则定义在24 至 44 GHz的范畴,现今的5G的使用范例仍主要侧重于加强型移动宽频(Enhanced Mobile Broadband)的应用,除了小型基站(Small Cell)的装置之外,目前可预期的三大类型的用户端设备(CPE)装置,分别是5G NR口袋型分享器、5G智能手机与固定无线终端(FWT)装置。
比较引人注意的是5G FWT类固网宽频闸道器或是热点(Hot Spot)的装置,一边接5G NR,一边接Wi-Fi,提供使用者体验一个类光纤宽频网络的5G数据传输的效果,事实上,5G网络初步将同步结合使用4G LTE频段,并藉由都会区密集5G基础设施的布建,以及市郊与更外围的区域结合LTE网络的既有配置,按部就班地更新技术来提高传输数据效能,所以5G将无可避免地在很长一段时间内依赖已经完成的4G LTE网络提供服务,而不是采取一蹴可几的翻天覆地的大革命。
另外值得一提的,Wi-Fi技术在IEEE 802.11ax标准上也公告「不需执照频段」,也就是「免付费频谱」的范围,这与5G应用息息相关的发展,引起普遍的重视,目前美国联邦通信委员会(FCC)已经公告5925到7125 MHz的频段将被公告为不需执照频段,而欧盟的标准则选择5925到6425 MHz之间的频段,二者互有差距,但是系统厂商的测试一样都不可少,至于大家关心的下一代Wi-Fi标准,终于首度看到Wi-Fi 新的「极高吞吐量」(extreme high-throughput;EHT)规格命名为IEEE 802.11be标准,预计在2022年以后订定完成。
由于5G与Wi-Fi的持续相互对接,Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)为了打造出色的无线连接使用者体验,自2019年第3季开始将推广Wi-Fi 6商标认证的普及性,所以LitePoint的测试机台也顺势完成紧密的布署,提供客户完整的测试解决方案。
高性能5G毫米波 OTA测试与天线暗室的设计
5G技术强调多频谱的使用,其中最明显的测试挑战就是天线的设计,尤其过去大家所不熟悉的OTA(Over- The-Air)测试,最为人所重视,除了系统的软、硬件的整合,加上各芯片大厂的测试与模拟工具,还有最令人关注的Testing Chamber(天线暗室)的设计与量测方法的验证,都形成相当的技术门槛,LitePoint的亚洲应用工程部协理谢定龚(Alex Hsieh)的主讲,介绍毫米波的直接远场(DFF)、紧缩场(CATR)的测试,以及测试仪器、天线暗室与测试软件的整合性测试,目前的天线暗室适用28 GHz与39 GHz频谱的毫米波天线测试之用。
毫米波天线暗室来量测复杂的相位阵列天线(Phased Array Antenna)的效能、参数和信号测试,如果待测物小于5厘米(D ≤ 5 cm)则直接做DFF量测,针对EIRP、TRP、EIS、EVM等重要参数的取得,但需要很精准定位天线的中心位置,这个称为白盒测试的方式,LitePoint特别设计DFF Chamber产品来做为辅助,形成一个整合测试的一站式解决方案(Turnkey Solution),目前DFF量测尺寸是65厘米是最适合的距离,而Chamber整个尺寸是120.5 H x 97.5 W x 76.5厘米。
当待测物尺寸超过5厘米时,用紧缩场(CATR)的测试较为合理,并采用黑箱量测方法来做,LitePoint的紧缩场Chamber的设计,可以测试约30厘米的待测物尺寸,LitePoint的测试解决方案除了有对应的Chamber设计,并搭配IQgig-5G仪器组合的测试,具备大量简化设定与校准时间的优点,只要先计算Link budget,再选择白箱(White Box)与黑箱(Black Box)方式将待测物摆在Testing Chamber内的位置,DFF与CART的选择,使用适当的微米波天线的测试。
测试的软件工具除了有芯片厂的测试工具之外,LitePoint还备有IQCaveMeas软件作为2D/3D量测与校准之用,并使用IQfact+软件作为ATE辅助来简化设定参数,并作为未来量产时的应用,谢定龚特别提醒3D扫描量测需要用高分辨率的量测,才能符合毫米波特性的量测。
5G毫米波与Sub-6GHz特性与量产挑战
LitePoint应用工程副理廖明堃(Vito Liao)先生的简报,聚焦于探讨毫米波与Sub-6GHz特性与量测上的挑战,由于5G应用情景同时由不同的频段组合使用,在毫米波频段中较重视Beamforming的使用,适合高频率、低移动的数据传输方式,而Sub-6GHz频段则强调多人高移动式的使用情境,其最高支持8x8的MIMO功能,所以是两种非常不同的组态与使用方式,天线的设计也产生很大的不同。
廖明堃指出5G的Sub-6GHz频段与LTE频谱大量重叠,相较于LTE的20MHz最大带宽Sub-6GHz将最大带宽增到100MHz,与LTE重叠的频段内只有n41能达到这需求,因此也看到在NR Sub-6GHz新增了n77、n78、n79来支持100MHz的带宽使用。而毫米波使用的频段目前主要是n257、n260、n261,而n258也会在随后才会加入使用。
5G为了在多种使用者应用场景之间可以切换使用,所以定义一个名词称为「numerologies」参数,可以让使用者在近距离高传输速率的使用场景或高移动性低传输速率等多种场景之间弹性切换,所以与LTE时代的规格来比较,如5G NR Frame Structure都做了有很大的变动,测试方法也要相对因应与改变。
5G NR 在FR1与FR2 频谱的测试条件做了非常详细的描述,主要量测的参数包括EVM、Carrier leakage、Inband Emission、EVM Equalizer Spectrum Flatness、Spectrum Emission Mask与ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio)等,LitePoint的测试解决方案也同步根据FR1与FR2 频谱的测试方法而有所区分,在mmWave RF部分的测试仪器使用IQgig-5G解决方案,涵盖28 GHz和39 GHz频段,而mmWave IF部分使用IQgig-IF解决方案,在Sub6GHz-5G方面,使用IQxstream-5G设备。
针对用户端设备(CPE)装置的量产测试上,廖明堃指出LitePoint透过Testing Chamber的设计,搭配IQgig-5G解决方案,并使用IQfact+软件的ATE工具来简化设定参数同时整合DUT控制以及Chamber控制,做为量产时来验证待测物的工具,兼具成本与测试时间上的优势。
5G的C-V2X测试与挑战
车联网与自驾车系统是5G应用的一个重要典范,唐卫华(Weihua Tang)先生是LitePoint应用工程资深经理,对于大陆主推的C-V2X规格,与欧美国家着墨已久的DSRC (Dedicated Short Range Communications)系统的测试做专章介绍。
DSRC已经有十年以上的发展历史,采用IEEE 802.11p的物理层,使用OFDM技术,工作频段在5.9GHz,如今已经是一个非常成熟的技术,无论是用来做速度侦测、碰撞回避、实时路况侦测、高速公路的ETC收费,以及ADAS等自动驾驶辅助系统,都属于目前的主流的应用,但是还未曾真正全面普及。在DSRC系统中数据封包在传送过程中有掉封包的风险,虽说可以通过重传可以规避,但延迟时间较长,恐影响紧急车况时的实时控制。
而在C-V2X的车联网应用上,5G系统透过3GPP规范的蜂窝通讯系统的构建,涵盖在LTE/5G NR服务之中,其最令人期待的是超低延迟的功能,因为数据封包传递精准,比起DSRC更令人信服,所以国内属意使用,涵盖在5G新兴的系统中,两者就上市时间来说,目前DSRC预计2019就有产品上市,而C-V2X应用需要等到2021、2022年间,二者皆是LitePoint测试解决方案所聚焦的核心功能。
LitePoint一共推出IQxstream-5G、IQxstream-M与IQxel-M三种测试解决方案做为支持C-V2X的测试,对于测试5G NR C-V2X、LTE C-V2X与C-V2X SideLink与DSRC (IEEE 802.11p)的组合,LitePoint已经做好全面迎接车联网测试的严苛挑战。
揭露Wi-Fi 6最新进展,产品验证标准2019第3季上市
LitePoint是Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)会员之一,Wi-Fi联盟的成立是为了订定Wi-Fi装置的产业标准,让消费者透过Wi-Fi标章能够取得高品质的Wi-Fi产品,由于技术规格的协议已经有IEEE协会领军,所以为了让Wi-Fi产品能够在市场上便于识别,Wi-Fi联盟将IEEE标准名称加以简化,例如IEEE 802.11ax称为Wi-Fi 6,并且设计印在产品上显而易见的Wi-Fi 6标章。
自2019年第3季开始,Wi-Fi联盟的Wi-Fi 6标章与产品认证即将启动,LitePoint应用工程部经理赵伟清(Chris Chao)的简报介绍Wi-Fi 6产品的验证规范与使用,由于美国FCC已经将6 GHz免付费的频谱设定为5.925 ~ 7.125GHz的范围,比起欧盟所设定的5.925 ~ 6.425 GHz的范围还要大,所以测试的设备与仪器的挑战接续到来。
Wi-Fi 6产品的验证测试以OFDMA最重要技术挂帅,这也是Wi-Fi系统与芯片厂商测试上所面对的最大的挑战,LitePoint的测试解决方案的设计着重降低测试的门槛,简化流程,一举掌握Wi-Fi 6产品规格的要点。
这尤其以Wi-Fi 6的AP产品的测试最具代表性,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。
LitePoint的OBT测试,主要搭配IQxel-MW和支持5G规范的IQxstream-5G,无论矢量强度(EVM)量测,Power Control控制,以及Trigger Base的Timing和Carrier frequency offse等复杂的测试程序,为了协助系统厂商提升效率,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Wi-Fi 6装置所不可或缺的测试解决方案。
此外,对于进一步简化量产时的测试程序,LitePoint利用IQfact +的ATE辅助软件,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。
再者,LitePoint的IQsniffer软件可以用来作为Wi-Fi联盟产品测试时追踪不同STA与AP之间相关的网络信令(signaling)的内容,做为合法监听多个装置通讯间OFDMA模式的有效工具,目前市场上对Wi-Fi 6的AP产品的预估上市还是看好2019年的年下半启动,因为5G的旗舰级智能手机也即将陆续上市。
目前已经看到三星的新手机已经具备Wi-Fi 6芯片组的功能,连带也会带动Wi-Fi 6装置的普及速度,另外,成本考量上也是一个重要的因素,一旦低价位的Wi-Fi 6装置开始问世,也是一个不可或缺的推力,展望2019年的大势,Wi-Fi 6与5G NR皆将会是产业界的重要成长指标,LitePoint的测试解决方案届时将协助系统厂商一起迎接5G时代的大商机。
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