NI針對5G新要求的測試解決方案

隨著2017年12月 3GPP第一版NR部分sub-6GHz部分草案落地，以及接下來Phase2的部分草案逐步落地，半導(dǎo)體廠商及終端廠商開始基于相關(guān)草案快速進行商用化。在快速商用化過程中必然會在軟件及測試方面存在諸多難題，如何解析當下局面，在軟件及測試上實現(xiàn)快速通關(guān)成為5G發(fā)展的熱點問題之一。

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

5G發(fā)展現(xiàn)狀

   5G現(xiàn)在主要有三個應(yīng)用場景，即對于帶寬和數(shù)據(jù)吞吐量要求很高的增強型移動網(wǎng)絡(luò)，面向物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的低功耗應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，以及面向無人駕駛等場景的超低延時應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。

而針對5G落地時間，3GPP和國際電聯(lián)先前也做出了相應(yīng)的規(guī)劃，具體見圖1。

圖1 3GPP和國際電聯(lián)對5G落地時間的規(guī)劃

從 5G NR部分來看，可以劃分為Phase 1和Phase 2兩個階段，而隨著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(shù)級上的規(guī)范也得以相對明朗。

5G新特性對測試設(shè)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一個重要的變化就是子載波間距的變化。4G國內(nèi)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作為5G應(yīng)用頻段，在擴展到毫米波頻段時，包括帶寬和子載波間距都需要有一個很大的調(diào)整，這樣的調(diào)整對于設(shè)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更多地應(yīng)用400MHz帶寬，這對于測試廠商來說，特別是像高端射頻前端一些芯片應(yīng)用，它可能還會用到數(shù)字預(yù)失真、包絡(luò)跟蹤方式，這就需要測試設(shè)備有更高的帶寬，才能滿足這種設(shè)計的要求。

獨立組網(wǎng)與非獨立組網(wǎng)

現(xiàn)在4G的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛部署，而要升級到5G網(wǎng)絡(luò)，其實在中間的組網(wǎng)形式和部署場景還存在一個變革過程。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基站其實是共存的，這就意味著近兩年的5G手機終端還是4G到5G的一個切換過程，需要芯片廠商和終端廠商設(shè)計的芯片和生產(chǎn)的終端要同時支持4G和5G網(wǎng)絡(luò)。而這樣的方式其實是為了更快地實現(xiàn)5G落地和商用，之后也會慢慢過渡到獨立組網(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（具體運營商及終端廠商對兩種網(wǎng)絡(luò)布局參見另一篇稿件：http://www.ex-cimer.com/article/201804/378416.htm）。

圖2 獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)方式

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

總結(jié)起來，當下5G測試上面臨的挑戰(zhàn)主要包括：第一是復(fù)雜性的提升，包括靈活的參數(shù)級，子載波間距變化，射頻前端的新要求；第二是4G和5G的共存問題，在前端的芯片設(shè)計上面都是會把它高度集成化的設(shè)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(diào)制特性，以及更好的EVM；第四是是測試時間及成本的要求，“快”是在5G時代面臨的一個嚴峻挑戰(zhàn)。

5G對測試儀器的新要求

儀器小型化

傳統(tǒng)的臺式儀器有諸多缺點，如圖3左圖，工程師的每天會用到諸多儀器，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(fù)雜度自動化測試影響尤為明顯。而NI將這些平臺化儀器進行了集成，將所有儀器放到一個小型機箱中，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全新的升級，能夠滿足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，相對來說更容易實現(xiàn)對協(xié)議的升級和換代。

圖5 基NI PXI < 6 GHz5G-NR解決方案