5G NR標準(非獨立版本)可望於年底陸續底定,相關業者已迫不及待地展開測試與部署,但面對5G帶來更複雜的射頻(RF)測試需求與挑戰,預計將在研發、實驗室與產線端掀起一波測試儀器的換機潮。

國家儀器(NI)日前宣佈推出第二代向量訊號收發儀(VST)的基頻版本,支援高達1GHz的I/Q解調頻寬,可搭配RF版VST模組,協助業者克服5G最棘手的RF前端模組與收發器測試等挑戰。

美商國家儀器資深產品經理Raajit Lall指出,5G行動通訊大幅提高頻寬至1GHz,同時導入毫米波(mmWave)頻段,加上新的調變技術與演算法,以及各種新的無線標準與規格不斷推陳出新,使其變得越來越複雜,同時也挑戰著半導體設計與整合的能力。另一方面,傳統測試儀器也無法因應5G複雜且嚴格的測試需求,無論是產線端或實驗室都在尋找新的測試設備,從而帶動測試市場的換機需求。

為此,NI的平台策略是針對實驗室與量產測試提供一款支援多種無線標準的RF單機解決方案。繼去年發表最新一代VST——PXIe-5840後,NI最新的基頻版VST——PXIe-5820同樣採用雙槽的PXI模組,以及支援高達1GHz頻寬,可用於產生與分析5G訊號,為802.11ax等各種無線標準提供收發器、RF前端模組與功率放大器(PA)的測試。

Raajit Lall介紹,「基頻VST可搭配RF VST實現準確度達次奈秒級的密切同步處理,並透過數位預失真與封包追蹤技術,為無線晶片組執行完整的RF與基頻I/Q測試。將PXIe-5820連接至基頻或IQ,PXIe-5840連至RF,就能以高達1GHz的輸入與輸出實現IQ、RF收發器以及前端模組的測試與分析。針對PA等RF前端測試,PXIe-5820可為PA模組產生高頻寬封包,並由PXIe-5840執行PA的效能測試。」

值此業界推動固定無線接取(FWA)作為連接手機的最後一哩路,而晶片業者卻苦於手機IC中整合MIMO和波束成形(beamforming)的難度時,完整的RF/基頻VST方案可望發揮最佳效用。Raajit Lall解釋,「針對諸如此類必須同時為毫米波和基頻整合64支天線陣列的小型晶片設計,無法再堆疊多個傳統箱型儀器來滿足多通道的要求,而NI PXIe-5820可提供1GHz 5G NR所需的IO,並搭配PXIe-5840與升/降頻器實現MIMO與毫米波測試,從而克服波束成形與相位同步測試帶來的挑戰。」

為了搭配VST硬體,NI並開發出波形產生軟體Waveform Creator,透過GUI為LTE-A/Pro等最新無線技術快速產生多種戴波聚合(CA)訊號或802.11ax,訊號回放次數也不受授權限制。此外,在接收端的分析上,PXIe-5820還可搭配NIRFmx測量軟體與NI-CLK專利技術使用。RFmx有助於迅速偵測多標準的除錯,提供最佳動態範圍測試;NI T-CLK則可精準同步RF封包追蹤與基頻硬體量測,同時分析5個LTE訊號,實現高達256QAM的解調訊號以及-50db的最佳EVM效能與測試速度。

Raajit Lall並強調,NI持續打造尺寸最小的VST模組,以僅4個PXI機箱的佔位空間提供目前最佳的EVM與傳輸效能。「PXIe-5820/5840的外形精巧,可在一個18槽的機箱中安裝高達8個不同配置的RF或基頻VST,為嵌入式MIMO系統實現高達1GHz頻寬,或為LTE、5G或Wi-Fi應用配置不同的RF/基頻VST組合。」模組化的設計還可讓現有的窄頻VST客戶直接進行升級,而不必改變整個系統。

一旦3GPP在今年底通過非獨立式5G NR,接著並納入毫米波頻段,Raajit Lall強調「NI已為此做好準備,為客戶設備提供的1GHz技術也已就緒,並可在接下來延伸應用於毫米波測試。」