從Sub-6GHz到毫米波&從原型驗證到量產(chǎn)測試，NI雙維度全面布局助力搶位5G時(shí)代

　　5G商業(yè)化之路到底有多爭分奪秒?2017年12月底，3GPP 5G NR標準第一稿剛落地。2018年2月底MWC同期，NI率先推出符合5G NR 3GPP標準R15規范的Sub-6GHz 5G新空口參考測試解決方案，用以進(jìn)一步幫助客戶(hù)快速對其5G設計進(jìn)行特性分析，并從研發(fā)輕松過(guò)渡到生產(chǎn)測試環(huán)境;幾乎同時(shí)，Qorvo正式宣布與NI聯(lián)合演示測試業(yè)界首款市售5G RF前端模塊QM19000，而該款FEM正是采用NI PXI系統進(jìn)行測試…… “其實(shí)，在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)(3GPP 5G NR標準第一稿剛發(fā)布)我們會(huì )看到眾多的半導體廠(chǎng)商以及終端廠(chǎng)商正基于這個(gè)草案非?？焖俚亻_(kāi)展5G商用化，”近日，NI中國技術(shù)市場(chǎng)工程師馬力斯在深圳舉行的第七屆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 )上提出，“那么，在這么短的時(shí)間內NI是如何幫助半導體公司以及終端廠(chǎng)商，在快速的變化中實(shí)現5G設計、原型驗證以及最終的量產(chǎn)測試?”

　　圖1. NI中國技術(shù)市場(chǎng)工程師馬力斯現場(chǎng)分享NI助力客戶(hù)搶位5G時(shí)代的法寶。

　　比快更快，5G時(shí)代特征下NI以軟件為中心的平臺方案正當時(shí)

　　核心正是NI一直推行的以軟件為中心的平臺化解決方案?！皶r(shí)勢造英雄”，NI解決方案在5G時(shí)代，在半導體測試領(lǐng)域的異軍突起離不開(kāi)當下多種新興技術(shù)積聚引發(fā)的綜合效應：4G網(wǎng)絡(luò )廣泛部署剛就位，在綜合考慮成本、時(shí)間的前提下，非獨立組網(wǎng)下4G和5G網(wǎng)絡(luò )共存就成為讓5G更快落地的必經(jīng)之路;而5G標準制定后期Phase 2中的毫米波部分，更是將帶寬一舉提升至400MHz;此外，為提升頻譜利用效率的Massive MIMO技術(shù)也將進(jìn)一步提升5G芯片甚至是5G系統設計的復雜性……馬力斯表示，對于5G新標帶來(lái)的測試挑戰，NI將其概括為以下3點(diǎn)：

　　1. 復雜性的提升：據馬力斯介紹，不同于4G使用15KHz固定的子載波間距，5G NR部分都是采用靈活的子載波間距，而這也是為了適應5G后期毫米波頻段的調整;不止于子載波間距的靈活性，對于帶寬的更高需求始終在列，據悉毫米波部分將更多考慮400MHz的高帶寬，而對于一些高端的射頻前端芯片，其所涉及的數字預失真、包絡(luò )跟蹤等技術(shù)，還將要求測試設備具備更高的帶寬;同時(shí)，5G測試同步帶來(lái)更多的射頻指標測試，以及更高的調制特性，即更好的EVM，這些都對測試儀器的指標帶來(lái)更高要求。

　　2. 共存的兩面性：4G和5G共存，雖然是推動(dòng)5G盡快落地的必經(jīng)之路，但仍帶來(lái)不少難題，頻段重合帶來(lái)的頻譜干擾以及5G FEM未來(lái)高度集成化的單芯片設計……這都勢必反推到對測試儀器指標的更高要求。

　　3. “生死時(shí)速”的時(shí)間效應：從2017年底5G NR標準第一稿推出至今，5G商用化已初見(jiàn)端倪，隨后2018年6月份即將落地的Sub-6GHz 獨立組網(wǎng)部分以及將于2019年12月定稿的 3GPP R16標準，讓5G加重了“時(shí)間緊、任務(wù)重”的時(shí)代特性，“更快的測試時(shí)間、更快的上市時(shí)間，‘快’已成為5G時(shí)代面臨的一個(gè)嚴峻挑戰，”馬力斯強調道。

　　圖2. NI中國技術(shù)市場(chǎng)工程師馬力斯現場(chǎng)總結概括5G時(shí)代下的測試挑戰。

　　“本是同根生”，NI打通實(shí)驗室到量產(chǎn)測試助力客戶(hù)搶位5G時(shí)代

　　而NI以軟件為中心的平臺化解決方案正是為“時(shí)間緊、任務(wù)重”而生。不同于傳統實(shí)驗室臺式儀器的多種類(lèi)(頻譜儀、信號源、電源等)、尺寸大、多個(gè)儀器難以同步配合、測試速度慢等特點(diǎn)，NI將其平臺化儀器封裝在一個(gè)小尺寸的機箱中，并利用PXI技術(shù)實(shí)現了很好的同步機制，由此帶來(lái)的是測試速度的極大提升。同時(shí)，通過(guò)將高精尖算法部署到FPGA中，得益于其天然運行的處理能力NI從軟硬件雙維度大幅提升測試效率。

　　圖3. 基于從實(shí)驗室特征分析到量產(chǎn)測試的一體化測試平臺，NI助力客戶(hù)搶位5G時(shí)代。

　　同時(shí)，由于NI的實(shí)驗室測試方案已經(jīng)具備儀表級的射頻測試性能，這也使得根植于NI實(shí)驗室測試方案的NI量產(chǎn)測試設備STS能夠更好地統籌未來(lái)5G芯片將要面對的單一芯片中集合模擬、射頻以及數字部分的多面測試，而這也是專(zhuān)注于數字芯片測試的傳統AET自動(dòng)化測試設備無(wú)法融入，或者說(shuō)無(wú)法以高性?xún)r(jià)比方式融入的一大短板。

　　此外，由于NI STS與NI實(shí)驗室測試方案PXI平臺“本是同根生”，帶來(lái)的直接效應就是代碼、硬件資源和投資的最大化復用，大幅減少臺式儀表和STS設備之間數據關(guān)聯(lián)、比對的時(shí)間，進(jìn)一步提升測試效率。

　　“之前有談到NI將如何幫助客戶(hù)進(jìn)行5G測試速度的提升，其實(shí)我們也正是用這套以軟件為中心的測試方案打通實(shí)驗室特征分析到量產(chǎn)測試，幫助客戶(hù)進(jìn)行5G時(shí)代更快速的測試、更快速的部署、更快速的商用化，博通正是通過(guò)使用NI的方案將其PA的測試效率提升了5倍，”馬力斯補充道。

　　Qorvo同臺力證，NI Sub-6GHz 5G NR參考測試解決方案凸顯軟件優(yōu)越性

　　最巧合的是，一同參加第七屆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 )的就有業(yè)內首款市售5G RF前端模塊提供者Qorvo，Qorvo的演講嘉賓在現場(chǎng)特別提到，NI作為Qorvo的測試合作伙伴，聯(lián)合測試了這款集成了一個(gè)功率放大器和一個(gè)低噪聲放大器的5G FEM。借助NI PXI系統的靈活性，Qorvo可以在重復使用相同的硬件前提下，使用各種波形快速測試FEM設計。

　　圖4. NI以軟件為中心測試平臺的優(yōu)越性被Qorvo首款市售5G FEM芯片測試力證(上)，

其Sub-6GHz 5G新空口測試解決方案也于同期發(fā)布(下)。

　　如前所述，在與Qorvo宣布聯(lián)合測試的同期，NI推出了符合3GPP標準的Sub-6GHz 5G新空口參考測試解決方案，并強調該解決方案的關(guān)鍵部分是NI-RFmx NR測量軟件，同時(shí)這款軟件會(huì )跟隨著(zhù)3GPP規范的步伐進(jìn)行演變。通過(guò)將高性能RF測量設備與快速靈活的測量軟件相結合，NI以軟件為中心的測試解決方案可以幫助客戶(hù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的多個(gè)階段重復使用相同的儀器和測量設備，從而縮短其測量數據關(guān)聯(lián)時(shí)間和產(chǎn)品上市時(shí)間。

　　應對5G“新天地”，NI推出實(shí)時(shí)帶寬高達2GHz可靈活更換射頻頭的毫米波測試方案

　　不同于業(yè)界對Sub-6GHz頻段的熟悉，毫米波在為5G打開(kāi)了一塊新天地的同時(shí)，也為測試測量領(lǐng)域帶來(lái)了一塊亟待開(kāi)采的“無(wú)人之境”。信道特性的未知性，天線(xiàn)陣列的難測試性以及后續OTA測試的高要求，都使得毫米波測試困難重重。

　　圖5. 5G毫米波測試的多重困難。

　　NI用集成化的方式，將其算法部署到FGPA，并提供不同頻段的雷達頭，對應5G場(chǎng)景化的應用推出了實(shí)時(shí)帶寬高達2GHz的NI 毫米波收發(fā)儀系統，很好地解決了測試設備功耗及尺寸大小的制約因素，甚至方便一些客戶(hù)隨身攜帶進(jìn)行外場(chǎng)測試，例如信道測量等。

　　據馬力斯介紹，其實(shí)在5G非常早期，很多客戶(hù)在進(jìn)行毫米波領(lǐng)域設計原型的時(shí)候，就選用了NI的毫米波收發(fā)儀系統，例如NOKIA。由于統一源于NI以軟件為中心的理念，這套系統同樣適用于測試場(chǎng)景，只需將其軟件進(jìn)行版本升級以滿(mǎn)足測試的指標和規范即可，例如，部分NI客戶(hù)已經(jīng)將其用于77GHz汽車(chē)毫米波雷達的測試?！爸恍韪鼡Q前端不同頻段的射頻頭，這套毫米波測試方案即可滿(mǎn)足不同應用領(lǐng)域的要求，”馬力斯補充道，“特別是高達2GHz的實(shí)時(shí)帶寬同樣非常適應一些研究所和高校的高帶寬前景應用?！?/p>

　　圖6. NI推出實(shí)時(shí)帶寬高達2GHz、可靈活更換前端射頻頭的毫米波收發(fā)儀系統。

　　作為5G首批“開(kāi)拓者”，“NI其實(shí)很早之前就已經(jīng)介入5G研究，”馬力斯強調道，從2010年成立NI全球射頻通信領(lǐng)先用戶(hù)計劃至今，從國外的AT&T、NOKIA、Intel、NTT Docomo、SAMSUNG、 Facebook等到國內的東南大學(xué)、北京郵電大學(xué)、上海無(wú)線(xiàn)通信研究中心(WiCO)等，NI早已在全球范圍內編織了一張5G商業(yè)網(wǎng)。

　　圖7. NI早在2010年就已推出全球5G射頻通信領(lǐng)先用戶(hù)計劃。

　　圖8. 加速5G領(lǐng)域半導體測試從概念到落地，NI的優(yōu)勢正是其一直堅守的以軟件為中心的戰略。

　　當前，5G進(jìn)入快速商業(yè)化的時(shí)間節點(diǎn)，“NI利用前期所積累的軟件優(yōu)勢，基于其以軟件為中心的平臺，憑借PXI的定時(shí)、同步技術(shù)，可以幫助客戶(hù)快速應用到自身的5G商用化進(jìn)程中，”馬力斯總結道，“不論是5G設計公司還是后期的量產(chǎn)測試，NI都會(huì )有很好的切入，而這都是源于NI從1976年成立至今始終堅守、投入并攜手合作伙伴、客戶(hù)一起共建的以軟件為中心的測試生態(tài)?！?/p>