日前LitePoint 的 Khushboo Kalyani于 RCR 無線測試與測量論壇分享 5G 產(chǎn)品開發(fā)挑戰(zhàn)和測試策略。

5G 市場發(fā)展迅猛，憑借新的服務(wù)、功能和應(yīng)用推動了數(shù)據(jù)消耗量的大幅增長。據(jù) Ericsson 在 2021 年 11 月發(fā)布的移動性數(shù)據(jù)報告估計，到 2021 年底，每月消耗的移動數(shù)據(jù)量在 70 至 80 EB 之間 - 到 2027 年，每月消耗的數(shù)據(jù)量將增長到 370 EB。

要為這一市場開發(fā)成功的 5G 產(chǎn)品，產(chǎn)品設(shè)計團(tuán)隊必須應(yīng)對 5G 帶來的 RF 復(fù)雜性增加問題，包括需要更多的 RF 頻段、更寬的帶寬和對多天線的支持。

要想獲得成功，必須在研發(fā)、設(shè)計驗證和制造過程中對這些系統(tǒng)進(jìn)行全面的測試。雖然預(yù)制的 RF 模塊有助于簡化在產(chǎn)品中增加 5G 的過程，但這些模塊并不能減少對產(chǎn)品測試的需求。

頻譜的重要性

5G 的挑戰(zhàn)之一是用戶密度更高，每個基站有更多的設(shè)備共享 5G 頻譜和網(wǎng)絡(luò)資源。這需要明智地使用 5G 頻譜。人們對 5G 的性能抱有極高的期望 - 高數(shù)據(jù)速率、低延遲、專用網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、低成本寬帶等等 - 而頻譜是實現(xiàn)這一切的關(guān)鍵。

業(yè)界采用了全新的頻譜效率優(yōu)化工具，包括重新整合 2G/3G/4G 的現(xiàn)有頻譜以供 5G 使用。此外，還應(yīng)用了載波聚合、多入多出 (MIMO) 天線或更高的信號調(diào)制等其他技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)速率。另一種解決方案是開放新的頻譜。監(jiān)管機構(gòu)增加了更多的中頻段頻譜以支持 5G；就在去年，美國聯(lián)邦通信委員會 (FCC) 開放了 3.45 GHz、3.7 GHz 和 3.98 GHz 頻段的頻譜。

在較新的頻譜開放后，5G 設(shè)備必須提供相應(yīng)支持，這會增加設(shè)備的復(fù)雜性，也會對每個開發(fā)階段（研發(fā)、設(shè)備驗證測試 (DVT) 和制造階段）的測試造成影響，進(jìn)而影響上市時間、測試時間和測試成本。

從硬件設(shè)計的角度來看，有兩個變化極其重要和關(guān)鍵。首先是需要增加 RF 鏈。需要離散的唯一 RF 鏈來支持額外的頻段、帶寬和載波聚合組合。其次是需要增加天線數(shù)量，以支持每個 RF 鏈以及 MIMO 方案。

這兩個變化促使設(shè)備的測試驗證需求顯著增加：

1

RF 參數(shù)測量，用于在不同的頻段和帶寬下對設(shè)備進(jìn)行廣泛的校準(zhǔn)和驗證。這是為了確保帶寬增加需求不會導(dǎo)致任何相鄰信道泄漏而產(chǎn)生干擾，并且能夠充分進(jìn)行 RF 濾波以避免 RF 信號重疊等問題。

2

天線方向圖測量，覆蓋 6GHz 以下和毫米波天線模塊的所有天線。這項測試需要無線 (OTA) 環(huán)境，可以幫助識別與天線調(diào)諧、組裝和阻抗匹配相關(guān)的任何問題，這些問題可能會影響天線性能或干擾呼叫接收或注冊。

3

功能驗證，例如驗證所有載波聚合組合的呼叫注冊、呼叫切換和延遲。每個載波聚合組合都需要一定的信令開銷，因此這些測試用于確保這種延遲不會影響性能。

4

應(yīng)用級吞吐量測試，通過 MIMO 來驗證主天線鏈和分集天線鏈的性能。

5

用戶體驗測試，用于評估軟件更改對最終封裝產(chǎn)品性能或功能性設(shè)備行為的影響。

測試挑戰(zhàn)和解決方案

5G 頻譜的復(fù)雜性使產(chǎn)品測試變得愈加重要，同時給產(chǎn)品開發(fā)人員或制造商帶來了無法忽視的測試挑戰(zhàn)。具體包括：

測試用例數(shù)量增加：

測試一個新的 5G 設(shè)備需要設(shè)計、開發(fā)和執(zhí)行多個（可能是數(shù)千個）測試用例，以測試和驗證頻段、MIMO、調(diào)制方案等的無數(shù)種組合。這會延長測試時間，進(jìn)而推遲上市進(jìn)程。

這一挑戰(zhàn)的解決方案是構(gòu)建特定于 SKU 的測試用例，從而優(yōu)化測試開發(fā)和執(zhí)行時間。此外，還可以部署一站式高速自動化測試工具，以便輕松定制和開發(fā)測試流程，并實現(xiàn)涵蓋 RF 參數(shù)、功能和吞吐量用例等關(guān)鍵設(shè)備指標(biāo)的硬件和軟件回歸，這將顯著縮短調(diào)試和分析時間，從而加快上市步伐。

測試儀端口數(shù)和資源有限。

頻段的增多和對高達(dá) 8x8 MIMO 的支持需求導(dǎo)致天線數(shù)量增加，進(jìn)而需要更高的測試儀端口密度來進(jìn)行傳導(dǎo)測試。這需要在升級現(xiàn)有容量或購買新測試設(shè)備方面進(jìn)行額外投資，因此同樣會增加測試成本。

為克服這一物理限制，選擇 RF 端口擴展器來增加測試儀端口密度將有助于重復(fù)使用現(xiàn)有容量，并支持測試多個天線和 DUT。此外，所選的配套測試儀必須能夠提高多 DUT 測試效率，從而縮短測試時間并降低運營和設(shè)備成本。

只進(jìn)行非信令測試還不夠。

許多產(chǎn)品使用經(jīng)過預(yù)校準(zhǔn)、預(yù)認(rèn)證的 5G 模塊，這讓 OEM 認(rèn)為他們只能在這些設(shè)備上執(zhí)行非信令測試。但是，在與其他無線模塊（Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS 等）封裝在一起后，可能會出現(xiàn)干擾，從而降低無線性能。對這些產(chǎn)品進(jìn)行非信令測試無法發(fā)現(xiàn)這些問題。

這一挑戰(zhàn)的解決方案是進(jìn)行信令測試，這種測試可通過建立端到端用戶面呼叫來幫助驗證產(chǎn)品性能。信令測試將檢查最終封裝產(chǎn)品的關(guān)鍵性能，以保證基本的用戶體驗并最大限度地減少現(xiàn)場退貨。

結(jié)語

5G 模塊用量的日益增多和新頻段的增加促使對 5G 設(shè)備數(shù)據(jù)容量和更低延遲的需求也不斷增長 - 但這些因素也導(dǎo)致了設(shè)備復(fù)雜性的增加。為了滿足 5G 快速普及的需求，必須采用不同的測試方法來繼續(xù)確保設(shè)備的優(yōu)異性能，同時控制成本和復(fù)雜性。

審核編輯 ：李倩