日前，是德科技測試測量大會(huì )（KMF 2017）在深圳舉辦。該大會(huì )探討了無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)的最新發(fā)展趨勢和其中的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，該公司也帶來(lái)了兩款新品，旨在應對毫米波技術(shù)所帶來(lái)的嚴苛測試挑戰。

 

 

首先來(lái)看下無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展的兩條主線(xiàn)。下圖左右兩邊分別是蜂窩通信和WLAN的發(fā)展歷史。是德科技中國區無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)部經(jīng)理白瑛表示，5G和802.11ay演進(jìn)是順理成章的，目的是要用于傳輸海量數據。

 

 

從蜂窩通信來(lái)看，驅動(dòng)力來(lái)自人們對移動(dòng)終端數據速率大幅提升以及對連接數目增加的需求。同時(shí)無(wú)線(xiàn)應用的場(chǎng)景會(huì )越來(lái)越多。以前我們喜歡談數據速率有多高，比如手機跑分，但現在來(lái)看，更重要的是手機上有哪些卸載不掉的應用，比如微信、共享單車(chē)等。這些都和流量、用戶(hù)體驗直接掛鉤。

 

因此，人們對5G提出了數據速率更快（快100倍）、容量更大（萬(wàn)物互聯(lián)，多1000倍）、密度更高（100倍）、1ms延時(shí)，99.999%可靠性，100倍能效的總體需求。

 

然而，根據香農定律，要提高信道容量，就需要增加信道帶寬，這也是業(yè)界開(kāi)發(fā)毫米波頻段的原因之一。另外到了毫米波時(shí)代，設備體積可以做得很小，并且可以使用大規模天線(xiàn)陣。這就是目前5G研究一個(gè)非常熱門(mén)的話(huà)題。

 

 

Verizon提出的V5G標準準備在28GHz的中心頻點(diǎn)上商用5G網(wǎng)絡(luò )。我國現在也在研究28GHz、39GHz甚至45GHz等頻點(diǎn)。國際上一些領(lǐng)先基站廠(chǎng)商也開(kāi)始研究了60GHz、70GHz和90GHz等中心頻點(diǎn)，目的是要獲取更大量的帶寬。

 

除了向更高、更快、更強的方向發(fā)展外，5G還在向更低時(shí)延和更低能耗的方向發(fā)展。5G蜂窩通信可能大部分集中在eMBB（增強移動(dòng)寬帶）研究上，其中運用了多種技術(shù)，比如大規模天線(xiàn)陣、毫米波等。然后是物聯(lián)網(wǎng)應用（包括NB-IoT，CAT-M），其被歸類(lèi)為mMTC（海量機器類(lèi)通信）。第三類(lèi)是uRLLC（超高可靠超低時(shí)延通信），覆蓋比如汽車(chē)、遠程醫療等低延遲應用。

 

 

5G新空口（New Radio，NR）技術(shù)的提出正是通過(guò)設計不同的新波形和多址接入方式來(lái)滿(mǎn)足這三大類(lèi)應用需求。另外，Massive MIMO技術(shù)的特點(diǎn)也特別適合使用波束賦形對邊緣用戶(hù)進(jìn)行賦形以提高增益。

 

 

 

另外，以中國移動(dòng)為代表的運營(yíng)商和一些設備廠(chǎng)商提出來(lái)了C-RAN的概念，把BBU和RRU分開(kāi)，從而可以靈活部署——對于用戶(hù)信號不好或容量大的場(chǎng)所通過(guò)光纖架設RRU基站，若干個(gè)RRU共用基帶池BBU,這樣就可以實(shí)現快速布署和配置，也更加節能和環(huán)保。以上都是5G中比較主流的幾個(gè)技術(shù)。

 

從5G的時(shí)間表看，日本和韓國分別希望在2020年?yáng)|京奧運會(huì )和2018年韓國冬奧會(huì )上商用5G。因此，2020年是國際上公認的5G大規模商用的元年。今年年底，3GPP預計將會(huì )制定5G的第一版規范。

 

Keysight解決方案大致分類(lèi)。

 

Keysight 5G合作圖。

 

下圖是物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)分析圖。白瑛認為，藍牙、WiFi、NFC以及3GPP演變的NB-IoT/eMTC等都屬于IoT的一部分。按照速率和覆蓋范圍來(lái)看，它表現出不同的技術(shù)趨勢，因此很難用一種技術(shù)來(lái)涵蓋所有的應用。然而，有一大類(lèi)應用場(chǎng)景脫穎而出，即低功耗廣域網(wǎng)，NB-IoT和Cat-M即歸屬在其中。這個(gè)應用范圍近期來(lái)看有爆發(fā)式的增長(cháng)趨勢。

 

 

IoT的設計和測試主要涉及以下幾個(gè)部分。1.設計仿真和建模。比如智能水表和電表，信號在經(jīng)過(guò)潮濕的環(huán)境、多普勒頻移或衰落的場(chǎng)景下，接收靈敏度是否還能達到指標，組件是否還能工作，這可以在早期的研發(fā)階段通過(guò)建模驗證。2.入網(wǎng)認證，特別是對NB-IoT和Cat-M，要驗證能否滿(mǎn)足權威認證機構檢驗并接入運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )。3.功耗。IoT設備能否保證十年以上電池壽命，有什么測量結果可以予以證明? Keysight功耗分析解決方案，可以分析電池使用壽命，在各種連接情況下，到底功耗是多少。4.與此同時(shí)，該公司還提供IoT信號生成、分析等方案，無(wú)論是研發(fā)還是生產(chǎn)階段均能滿(mǎn)足測試需求。

 

 

毫米波網(wǎng)絡(luò )分析儀 毫米波應用越來(lái)越廣泛，總體上分為商用和航空航天國防兩大塊市場(chǎng)。商用市場(chǎng)包括最早的以802.11ad和無(wú)線(xiàn)HDMI為主的無(wú)線(xiàn)應用，到隨后的汽車(chē)雷達（早期主要用作防撞和輔助泊車(chē)，現在演變?yōu)槎嗤ǖ览走_系統，用于自主控制車(chē)輛）。另外還包括下一代無(wú)線(xiàn)通信5G的毫米波頻段，微波與射頻應用工程師李萌介紹。

 

航空航天國防市場(chǎng)則一直是毫米波應用的另一個(gè)主要場(chǎng)景，包括雷達/電子站、衛星和地面通信系統等。而現在，毫米波成像也越來(lái)越受到人們的青睞。比如現在很多機場(chǎng)中的安檢系統都采用了毫米波成像技術(shù)。相對于之前的成像系統，毫米波成像能夠提供非常高的分辨率，輕松識別乘客身上的小尺寸違禁物品。 隨著(zhù)毫米波應用越來(lái)越廣泛，測試需求也會(huì )日益旺盛，尤其是毫米波的網(wǎng)絡(luò )分析需求。

 

是德科技的網(wǎng)絡(luò )分析儀產(chǎn)品也是非常全面，包括適合外場(chǎng)測試的手持式網(wǎng)分FieldFox、模塊化PXI VNA、高性?xún)r(jià)比ENA系列以及PNA系列高性能毫米波網(wǎng)分。今年該公司又在PNA系列的基礎上推出了PNA-B系列網(wǎng)絡(luò )分析儀。它和PNA一樣，具有PNA-X、PNA和PNA-L三大不同定位的平臺。

 

 

在價(jià)格不變的情況下，PNA-B提供了更便利的可用性，包括12.1”多點(diǎn)觸控顯示屏；軟件選件變成獨立產(chǎn)品結構，因此可以提供多達4種license類(lèi)型；最低頻率低至900Hz，顯著(zhù)低于A(yíng)系列。此外，基于此網(wǎng)絡(luò )分析儀可以搭建出全新的寬帶毫米波網(wǎng)絡(luò )分析測試系統。

 

 

 

PXIe微波信號發(fā)生器M9383A，包含模擬和矢量?jì)煞N信號發(fā)生功能。白瑛指出，它有兩個(gè)“新”。一是基于PXIe的模塊化結構，這是測試測量?jì)x器的發(fā)展趨勢。二是它是目前唯一一款可以在單臺儀表把微波矢量信號做到44GHz的信號發(fā)生器。

 

這款新的微波信號發(fā)生器背后的一大驅動(dòng)力來(lái)自軍用自動(dòng)測試設備（ATE），它對于未來(lái)設備的需求是希望提供能應對多個(gè)測試方向的通用測試平臺，能降低總擁有成本，具有可擴展性，減少設備占用空間，減少維修時(shí)間，提高測試質(zhì)量。

 

此外，航空航天于國防、衛星通信組件/子系統測試對于射頻/毫米波/毫米波組件、下變頻器、接收機和衛星調制解調器也都有著(zhù)毫米波信號發(fā)生器的需求。

 

與此同時(shí)，5G的毫米波應用對微波信號發(fā)生器也有著(zhù)很高要求。5G由于人們對信道還不了解，需要對不同場(chǎng)景做信道測量（channel sounding）。這就需要信號發(fā)生器能提供高頻、大帶寬的矢量調制信號。另外，5G的Massive MIMO要提供最少64個(gè)振子，不會(huì )再提供測試接口，因此無(wú)法采用線(xiàn)連的方法測試，必須放在暗室中通過(guò)空口（OTA）測試。因此就需要提供大帶寬甚至能產(chǎn)生MIMO信號的、具有可擴展性的信號發(fā)生器。

 

PXIe微波信號發(fā)生器M9383A頻率范圍高達44GHz，調制帶寬高達1GHz，可以生成5G和航空航天與國防應用所使用的復雜波形。它采用的DDS技術(shù)與合成器VCO能夠提供優(yōu)異的相位噪聲性能。加上出色的基帶性能，M9383A能夠實(shí)現1%的EVM——這是800MHz帶寬的準5G波形的一個(gè)關(guān)鍵性能指標。

 

 

本文轉載自電子技術(shù)設計。