賦能5G，備戰(zhàn)6G，測試測量提前步入無線通信新時代！

蜂窩通信正在從4G升級到5G，6G的研究也已提上日程；同時，在太空建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星通信提供商也在熱火朝天地忙碌著，期待實(shí)現(xiàn)隨時隨地的高速通信。業(yè)界對于天地一體化的網(wǎng)絡(luò)愿景日漸成型。不過，這些無處不在的無線通信需求，也給未來的設(shè)計和測試帶來挑戰(zhàn)，進(jìn)行前瞻的探索和研究就更為關(guān)鍵。

2022年測試測量行業(yè)前瞻

日前，是德科技大中華區(qū)市場總經(jīng)理鄭紀(jì)峰分享了他對于前沿技術(shù)的一些洞察。

?
是德科技大中華區(qū)市場總經(jīng)理? 鄭紀(jì)峰

首先，多臺100量子比特計算機(jī)已經(jīng)登陸云端，雙量子比特門錯誤率也將取得突破，2022年將是量子技術(shù)爆發(fā)的一年。

其次，5G將推動多個行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在垂直行業(yè)的大規(guī)模部署將繼續(xù)加快。中國早在2019年就正式開啟5G商用，截止到今年5月，已經(jīng)開通150萬個5G基站；今年，按計劃將部署60萬個基站，5G設(shè)備越來越變得無所不在。

隨著3GPP第16、17版及更高版本的持續(xù)演進(jìn)，5G將更側(cè)重于減少時延、提高可靠性和定位精度，這將有助于車載網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和工廠自動化中的新應(yīng)用場景落地。5G將為下一階段的普適計算提供支持，采用智能分配的方式更有效地控制和減少浪費(fèi)來提高每個流程的效率。

展望6G，鄭紀(jì)峰表示，變化將超乎想象。到2030年，我們將身處一個由數(shù)據(jù)驅(qū)動的世界，實(shí)現(xiàn)近乎即時和無處不在的連通性。使用場景將涵蓋全息通信、更加復(fù)雜和徹底的數(shù)字孿生，以及通過機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能改變我們利用數(shù)據(jù)的方式，進(jìn)一步推動移動通信更密切地融入日常生活。他強(qiáng)調(diào)，是德科技作為領(lǐng)先的測試測量公司，希望不斷創(chuàng)新，提供先進(jìn)的設(shè)計和驗(yàn)證解決方案，加速創(chuàng)新，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，創(chuàng)造一個安全互聯(lián)的世界。

挑戰(zhàn)前所未有，如何跟上標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展？

隨著世界的聯(lián)系日趨緊密，無處不在的無線通信需求，也對接收機(jī)設(shè)計和測試提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)無線系統(tǒng)在擁擠的同頻段無線環(huán)境中運(yùn)行時，系統(tǒng)之間可能會產(chǎn)生干擾。想要設(shè)計出優(yōu)秀的接收機(jī)以打造穩(wěn)健的鏈路也困難重重，因?yàn)檩斎胄盘枟l件多種多樣難以預(yù)測，無線器件必須一一加以妥善處理。這使得設(shè)計、測試和隔離系統(tǒng)問題的過程變得更加復(fù)雜。射頻工程師必須模擬復(fù)雜的測試場景，才能快速準(zhǔn)確地表征接收機(jī)的性能。

具體挑戰(zhàn)主要包括：如何滿足標(biāo)準(zhǔn)要求、提供卓越性能？如何在當(dāng)今競爭激烈的市場中更快將產(chǎn)品推向市場？諸如此類挑戰(zhàn)，射頻工程師需要一種能夠快速輕松地驗(yàn)證被測器件并確保設(shè)計符合最新標(biāo)準(zhǔn)和測試要求的測試解決方案。

日前，是德科技推出了M9484C VXG微波矢量信號發(fā)生器，頻率高達(dá)54 GHz，并具有 5 GHz 的射頻（RF）帶寬和良好的頻譜純度，可滿足 5G/6G 研究、衛(wèi)星通信和雷達(dá)解決方案的需求。

是德科技大中華區(qū)射頻微波產(chǎn)品市場經(jīng)理劉斌介紹，Keysight M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器進(jìn)一步擴(kuò)展了是德科技 VXG 系列產(chǎn)品，其實(shí)時功能可以滿足無線行業(yè)應(yīng)用的苛刻要求。M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器配合 V3080A 矢量信號發(fā)生器頻率擴(kuò)展器使用時，可將頻率范圍擴(kuò)展到高達(dá) 110 GHz，從而滿足日新月異的標(biāo)準(zhǔn)所提出的嚴(yán)苛需求。

M9484C VXG 一臺儀器可覆蓋寬廣的射頻帶寬

劉斌表示，新 5G 移動通信、6G 研究、衛(wèi)星通信和雷達(dá)應(yīng)用涵蓋了很大的頻率范圍，甚至包括毫米波（mmWave）頻譜。為了測試這些應(yīng)用，信號生成設(shè)備需要能夠以極高帶寬生成毫米波信號。這些新應(yīng)用還采用了空間分集、空間復(fù)用和波束賦形等多天線技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高吞吐量和穩(wěn)健通信所需的分集、復(fù)用和天線增益性能。生產(chǎn)或使用用于制造電子設(shè)備的射頻元器件的公司，對信號保真度有獨(dú)特的要求，以準(zhǔn)確地表征其元器件或子系統(tǒng)。

是德科技大中華區(qū)射頻微波產(chǎn)品市場經(jīng)理 劉斌

正是由于對高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用的市場需求飛速增長，迫切需要業(yè)界提供更大信號帶寬的新技術(shù)。高頻率下的各種頻譜分配支持較大的帶寬。例如，5G 新空口（NR）指定頻率范圍 2（FR2）的最大信道帶寬為 400 MHz，這個頻譜范圍還將擴(kuò)展到高達(dá) 71 GHz。國際電信聯(lián)盟（ITU）將 W 頻段的 71-76 GHz / 81-86 GHz 分段分配給了衛(wèi)星業(yè)務(wù)。頻率擴(kuò)展在帶來更多可用頻譜的同時也給設(shè)計和測試帶來了諸多挑戰(zhàn)，例如路徑損耗、噪聲系數(shù)、相位噪聲和頻率響應(yīng)等。

他強(qiáng)調(diào)，新型 Keysight M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器幫助客戶簡化測試系統(tǒng)設(shè)置，讓客戶只需使用一臺儀器即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可重復(fù)的多信道測量。

M9484C VXG微波矢量信號發(fā)生器主要優(yōu)勢包括：

1、可擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)支持生成要求苛刻、頻率高達(dá) 110 GHz 的寬帶和多通道測試信號：
可生成射頻帶寬高達(dá) 5 GHz 的測試信號；
覆蓋從 9 kHz 到 54 GHz 的頻率范圍，還可通過 V3080A 矢量信號發(fā)生器擴(kuò)頻器進(jìn)一步擴(kuò)展到 110 GHz；
具有精確的相位相干和時序同步功能，支持 MIMO 和波束賦形等多天線測試應(yīng)用。

2、全集成且經(jīng)過校準(zhǔn)和同步的信號生成解決方案，可降低相位噪聲和測量不確定度：
在大輸出功率下具有超低的誤差矢量幅度（EVM）和失真，克服毫米波頻率下路徑損耗過大的問題；
通過直接數(shù)字合成（DDS）技術(shù)提供先進(jìn)的射頻性能，準(zhǔn)確地表征被測器件（DUT）；
支持精準(zhǔn)的多通道/多儀器同步和觸發(fā)測試應(yīng)用。

3、完善的實(shí)時信號處理能力結(jié)合功能全面的信號創(chuàng)建工具，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的測試場景并且能夠降低接收機(jī)測試和性能測試的復(fù)雜程度：
可結(jié)合使用 PathWave 信號生成軟件提供 MIMO 實(shí)時衰落功能，賦能 3GPP 5G 新空口（NR）規(guī)范要求的所有基站一致性測試；
每個射頻通道可仿真 8 路虛擬信號，一臺儀器可仿真最多 32 路信號，顯著簡化復(fù)雜的接收機(jī)測試場景；
通過預(yù)先定義的合規(guī)性測試設(shè)置、自動配置信號分析功能和圖形化用戶界面，讓測試工作流程變得非常簡便。

可解決哪些行業(yè)問題？

M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器可幫助設(shè)計人員在多個相干通道中生成高頻率、大帶寬的信號。這些功能與頻譜純度和實(shí)時信號處理能力相結(jié)合，能夠輕松、迅速地滿足 MIMO、波束賦形和阻塞測試的多通道測試要求。這些功能使工程師能夠：使用全集成且經(jīng)過校準(zhǔn)和同步的多通道信號生成解決方案來生成信號，從而提高測量完整性并降低測量不確定度；為頻率更高、帶寬更大的多通道應(yīng)用打造創(chuàng)新設(shè)計，確保它們滿足日新月異的標(biāo)準(zhǔn)所提出的測試要求；通過一體化方法簡化與多儀器解決方案相關(guān)的測量設(shè)置和復(fù)雜的校準(zhǔn)步驟，從而節(jié)省時間并減少因?yàn)楦脑O(shè)備配置和線纜連接所導(dǎo)致的測量誤差；使用全新的 DDS 體系結(jié)構(gòu)，避免由傳統(tǒng)模擬 I/Q 調(diào)制器造成的信號損傷，為寬帶信號生成應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)的信號保真度。

是德科技大中華區(qū)無線市場經(jīng)理白瑛表示，對于測試儀表而言其實(shí)需要兩個基本功能：第一要聽得見、聽得懂基站說了什么；第二，要實(shí)時調(diào)整變化，這就需要模擬真實(shí)的物理世界的場景，這對信號發(fā)生器意味著需要聽得懂，需要實(shí)時接收和發(fā)射信號、模擬出標(biāo)準(zhǔn)所要求的高鐵模型、隧道模型、空曠空間信號模型等等不同類型的信道模型，這才是一個完整的測試方案。

?
是德科技大中華區(qū)無線市場部經(jīng)理 白瑛

此外，5G一直強(qiáng)調(diào)MIMO，即多天線系統(tǒng)，這就需要單臺儀表能夠模擬MIMO的復(fù)雜類型，從而具有接收反饋信號的能力和實(shí)時產(chǎn)生信號的能力，同時具有模擬真實(shí)場景的信道仿真能力，可以說，所以所有這些功能集于一體，才是為5G基站的研發(fā)測試提供了完美的解決方案。

軟硬協(xié)同，縮短開發(fā)周期

設(shè)計無線接收機(jī)其實(shí)相當(dāng)有挑戰(zhàn)性，因?yàn)闊o線器件需要應(yīng)對各種各樣的輸入信號條件。這使得設(shè)計、測試和隔離系統(tǒng)問題的過程變得更加復(fù)雜。是德科技如何幫助客戶縮短開發(fā)周期？

劉斌介紹，是德科技實(shí)驗(yàn)室專注于研發(fā)工作，一直致力于基礎(chǔ)科技研發(fā)，專為測試與測量設(shè)備提供性能先進(jìn)的半導(dǎo)體、ASIC 和 MMIC 技術(shù)。M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器中使用的新型 ASIC 為數(shù)字上變頻提供了強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力，并直接從高采樣率 14 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）生成高達(dá) 8.5 GHz 的中頻/射頻信號，而不會出現(xiàn)傳統(tǒng)矢量信號發(fā)生器體系結(jié)構(gòu)中存在的信號損傷。

例如，DDS 可消除由傳統(tǒng)模擬 I/Q 調(diào)制器造成的信號損傷，包括增益失衡、時序偏斜、正交偏斜、直流偏置和相位噪聲等。這種新體系結(jié)構(gòu)可以改善信號的動態(tài)范圍并提供出色的信號保真度，特別適合用于生成寬帶信號。VXG 的性能非常優(yōu)秀，能夠準(zhǔn)確表征元器件和接收機(jī)。

另一個關(guān)鍵的 DSP ASIC 能夠仿真多達(dá) 8 個基帶信號，并將它們實(shí)時聚合成一個寬帶信號。它提供了靈活、實(shí)時的基帶信號處理能力，可對每個基帶信號進(jìn)行單獨(dú)控制、濾波、衰落并實(shí)時加入到 2.5 GHz 帶寬內(nèi)的任意位置。

這兩個 ASIC 的組合使客戶能夠在一個射頻通道內(nèi)生成 8 個射頻信號，而不會產(chǎn)生互調(diào)失真和載波饋通。常規(guī)的接收機(jī)測試系統(tǒng)通常需要多個信號發(fā)生器來仿真有用信號和干擾信號，而新解決方案可簡化測試系統(tǒng)，提高信號保真度和性價比。

他補(bǔ)充，VXG 具有完善的實(shí)時信號處理能力，能夠?yàn)榻邮諜C(jī)測試和性能測試提供復(fù)雜的測試場景。VXG 內(nèi)置的 DSP ASIC 支持工程師仿真 MIMO 衰落以及加性高斯白噪聲（AWGN），用于執(zhí)行 5G 基站性能一致性測試。

此外，良好的軟硬協(xié)同設(shè)計必不可少。Keysight PathWave 信號生成軟件是一套靈活的信號生成工具，可縮短工程師在信號仿真上花費(fèi)的時間。該軟件可提供經(jīng)過是德科技驗(yàn)證和性能優(yōu)化的參考信號，增強(qiáng)對無線器件的表征和驗(yàn)證能力。該軟件還支持眾多通用信號或標(biāo)準(zhǔn)專用信號，確保無線設(shè)計滿足最新的標(biāo)準(zhǔn)和測試要求。