NI針對5G新要求的測試解決方案

隨著(zhù)2017年12月 3GPP第一版NR部分sub-6GHz部分草案落地，以及接下來(lái)Phase2的部分草案逐步落地，半導體廠(chǎng)商及終端廠(chǎng)商開(kāi)始基于相關(guān)草案快速進(jìn)行商用化。在快速商用化過(guò)程中必然會(huì )在軟件及測試方面存在諸多難題，如何解析當下局面，在軟件及測試上實(shí)現快速通關(guān)成為5G發(fā)展的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

在第七屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2018產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì )上，NI中國技術(shù)市場(chǎng)工程師馬力斯先生就相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析和分享。

5G發(fā)展現狀

   5G現在主要有三個(gè)應用場(chǎng)景，即對于帶寬和數據吞吐量要求很高的增強型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，面向物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的低功耗應用網(wǎng)絡(luò )，以及面向無(wú)人駕駛等場(chǎng)景的超低延時(shí)應用網(wǎng)絡(luò )。

而針對5G落地時(shí)間，3GPP和國際電聯(lián)先前也做出了相應的規劃，具體見(jiàn)圖1。

圖1 3GPP和國際電聯(lián)對5G落地時(shí)間的規劃

從 5G NR部分來(lái)看，可以劃分為Phase 1和Phase 2兩個(gè)階段，而隨著(zhù)2017年12月3GPP第一版sub-6GHz落地（屬于Release 15版本），關(guān)于Phase 1的物理層及一些參數級上的規范也得以相對明朗。

5G新特性對測試設備的新要求

子載波間距

新版本的5G New Radio Sub-6GHz部分相對于4G LTE一個(gè)重要的變化就是子載波間距的變化。4G國內使用的是15kHz固定的子載波間距，但是到了5G NR用的則是靈活的子載波間隔。這主要是因為毫米波頻段也將會(huì )作為5G應用頻段，在擴展到毫米波頻段時(shí)，包括帶寬和子載波間距都需要有一個(gè)很大的調整，這樣的調整對于設計及測試提出了新的要求。

帶寬

在帶寬方面，除了sub-6GHz，在毫米波部分可能會(huì )更多地應用400MHz帶寬，這對于測試廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，特別是像高端射頻前端一些芯片應用，它可能還會(huì )用到數字預失真、包絡(luò )跟蹤方式，這就需要測試設備有更高的帶寬，才能滿(mǎn)足這種設計的要求。

獨立組網(wǎng)與非獨立組網(wǎng)

現在4G的網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)廣泛部署，而要升級到5G網(wǎng)絡(luò )，其實(shí)在中間的組網(wǎng)形式和部署場(chǎng)景還存在一個(gè)變革過(guò)程。2017年12月落地的版本提出了非獨立組網(wǎng)形式（NSA），這種組網(wǎng)形式中4GLTE網(wǎng)絡(luò )和5G基站其實(shí)是共存的，這就意味著(zhù)近兩年的5G手機終端還是4G到5G的一個(gè)切換過(guò)程，需要芯片廠(chǎng)商和終端廠(chǎng)商設計的芯片和生產(chǎn)的終端要同時(shí)支持4G和5G網(wǎng)絡(luò )。而這樣的方式其實(shí)是為了更快地實(shí)現5G落地和商用，之后也會(huì )慢慢過(guò)渡到獨立組網(wǎng)（SA）的方式，即接入網(wǎng)和核心網(wǎng)都是更多的采用5G的形式（具體運營(yíng)商及終端廠(chǎng)商對兩種網(wǎng)絡(luò )布局參見(jiàn)另一篇稿件：http://dyxdggzs.com/article/201804/378416.htm）。

圖2 獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)方式

現在已經(jīng)明確的5G網(wǎng)絡(luò )部署形式為5G測試帶來(lái)了諸多挑戰，特別是對于非獨立組網(wǎng)形式，要求5G設備在滿(mǎn)足5G測試的同時(shí)，還需兼容4G要求，因此帶來(lái)的干擾、頻段等問(wèn)題都必須解決，而相關(guān)測試設備也都要提供完整測試方案。

總結起來(lái)，當下5G測試上面臨的挑戰主要包括：第一是復雜性的提升，包括靈活的參數級，子載波間距變化，射頻前端的新要求；第二是4G和5G的共存問(wèn)題，在前端的芯片設計上面都是會(huì )把它高度集成化的設計到單一的前端芯片上面；第三是更多的射頻指標的測試，包括高帶寬、高調制特性，以及更好的EVM；第四是是測試時(shí)間及成本的要求，“快”是在5G時(shí)代面臨的一個(gè)嚴峻挑戰。

5G對測試儀器的新要求

儀器小型化

傳統的臺式儀器有諸多缺點(diǎn)，如圖3左圖，工程師的每天會(huì )用到諸多儀器，包括頻譜儀、信號源、網(wǎng)分、電源、源表等，多臺儀器不僅占用空間大，而且難以做同步測量，特別是對高復雜度自動(dòng)化測試影響尤為明顯。而NI將這些平臺化儀器進(jìn)行了集成，將所有儀器放到一個(gè)小型機箱中，并且用PXI的技術(shù)完成很好的同步機制，從而能夠更快地幫助工程師完成相關(guān)測試工作。

圖3 集成化及小型化的測試儀器

算法簡(jiǎn)便化

在算法方面，NI將FFT、傅里葉變換等算法部署到FPGA中，鑒于FPGA強大的處理能力，極大地提升了運算速度及測試效率。

基于PXI的5G測試平臺

針對于5G NR部分，NI最近推出了滿(mǎn)足3GPP Release 15版本的測試平臺（NI PXI < 6 GHz5G-NR解決方案），該平臺基于PXI平臺，典型的測試指標和對協(xié)議的支持全部在軟件上面有一個(gè)全新的升級，能夠滿(mǎn)足5G相關(guān)協(xié)議支持和測試項目。而由于是以軟件為中心的平臺，相對來(lái)說(shuō)更容易實(shí)現對協(xié)議的升級和換代。

圖5 基NI PXI < 6 GHz5G-NR解決方案