【導讀】移動通信和WLAN正向5G和802.11ax/ay演進，以便滿足人們日益增長的海量數據傳輸需求。5G中新增毫米波頻段，除了能夠提供大帶寬增加信道容量外，設備體積也可以做得很小，并且可以使用大規模天線陣列—massive MIMO技術。當下絕大多數5G Massive MIMO都提供了最少64個天線振子，且不再提供測試接口，因此無法采用線連的方法測試，而必須通過空口（OTA）測試。
日前，是德科技測試測量大會（KMF 2017）在深圳舉辦。該大會探討了無線市場的最新發展趨勢和其中的關鍵技術。同時，該公司也帶來了兩款新品，旨在應對毫米波技術所帶來的嚴苛測試挑戰。
無線通信：毫米波帶來哪些設計/測試改變？
首先來看下無線通信發展的兩條主線。下圖左右兩邊分別是蜂窩通信和WLAN的發展歷史。是德科技中國區無線市場部經理白瑛表示，5G和802.11ay演進是順理成章的，目的是要用于傳輸海量數據。
從蜂窩通信來看，驅動力來自人們對移動終端數據速率大幅提升以及對連接數目增加的需求。同時無線應用的場景會越來越多。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、共享單車等。這些都和流量、用戶體驗直接掛鉤。
因此，人們對5G提出了數據速率更快（快100倍）、容量更大（萬物互聯，多1000倍）、密度更高（100倍）、1ms延時，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，這也是業界開發毫米波頻段的原因之一。另外到了毫米波時代，設備體積可以做得很小，并且可以使用大規模天線陣。這就是目前5G研究一個非常熱門的話題。
Verizon提出的V5G標準準備在28GHz的中心頻點上商用5G網絡。我國現在也在研究28GHz、39GHz甚至45GHz等頻點。國際上一些領先基站廠商也開始研究了60GHz、70GHz和90GHz等中心頻點，目的是要獲取更大量的帶寬。
除了向更高、更快、更強的方向發展外，5G還在向更低時延和更低能耗的方向發展。5G蜂窩通信可能大部分集中在eMBB（增強移動寬帶）研究上，其中運用了多種技術，比如大規模天線陣、毫米波等。然后是物聯網應用（包括NB-IoT，CAT-M），其被歸類為mMTC（海量機器類通信）。第三類是uRLLC（超高可靠超低時延通信），覆蓋比如汽車、遠程醫療等低延遲應用。
5G新空口（New Radio，NR）技術的提出正是通過設計不同的新波形和多址接入方式來滿足這三大類應用需求。另外，Massive MIMO技術的特點也特別適合使用波束賦形對邊緣用戶進行賦形以提高增益。
另外，以中國移動為代表的運營商和一些設備廠商提出來了C-RAN的概念，把BBU和RRU分開，從而可以靈活部署——對于用戶信號不好或容量大的場所通過光纖架設RRU基站，若干個RRU共用基帶池BBU,這樣就可以實現快速布署和配置，也更加節能和環保。以上都是5G中比較主流的幾個技術。
從5G的時間表看，日本和韓國分別希望在2020年東京奧運會和2018年韓國冬奧會上商用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預計將會制定5G的第一版規范。
Keysight解決方案大致分類。
Keysight 5G合作圖。
下圖是物聯網市場分析圖。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看，它表現出不同的技術趨勢，因此很難用一種技術來涵蓋所有的應用。然而，有一大類應用場景脫穎而出，即低功耗廣域網，NB-IoT和Cat-M即歸屬在其中。這個應用范圍近期來看有爆發式的增長趨勢。
IoT的設計和測試主要涉及以下幾個部分。1.設計仿真和建模。比如智能水表和電表，信號在經過潮濕的環境、多普勒頻移或衰落的場景下，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階段通過建模驗證。2.入網認證，特別是對NB-IoT和Cat-M，要驗證能否滿足權威認證機構檢驗并接入運營商網絡。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，該公司還提供IoT信號生成、分析等方案，無論是研發還是生產階段均能滿足測試需求。
2款毫米波重磅產品：毫米波網絡分析儀、PXIe微波信號發生器
毫米波網絡分析儀 毫米波應用越來越廣泛，總體上分為商用和航空航天國防兩大塊市場。商用市場包括最早的以802.11ad和無線HDMI為主的無線應用，到隨后的汽車雷達（早期主要用作防撞和輔助泊車，現在演變為多通道雷達系統，用于自主控制車輛）。另外還包括下一代無線通信5G的毫米波頻段，微波與射頻應用工程師李萌介紹。
航空航天國防市場則一直是毫米波應用的另一個主要場景，包括雷達/電子站、衛星和地面通信系統等。而現在，毫米波成像也越來越受到人們的青睞。比如現在很多機場中的安檢系統都采用了毫米波成像技術。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。 隨著毫米波應用越來越廣泛，測試需求也會日益旺盛，尤其是毫米波的網絡分析需求。
是德科技的網絡分析儀產品也是非常全面，包括適合外場測試的手持式網分FieldFox、模塊化PXI VNA、高性價比ENA系列以及PNA系列高性能毫米波網分。今年該公司又在PNA系列的基礎上推出了PNA-B系列網絡分析儀。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”多點觸控顯示屏；軟件選件變成獨立產品結構，因此可以提供多達4種license類型；最低頻率低至900Hz，顯著低于A系列。此外，基于此網絡分析儀可以搭建出全新的寬帶毫米波網絡分析測試系統。
PXIe微波信號發生器M9383A，包含模擬和矢量兩種信號發生功能。白瑛指出，它有兩個“新”。一是基于PXIe的模塊化結構，這是測試測量儀器的發展趨勢。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的信號發生器。
這款新的微波信號發生器背后的一大驅動力來自軍用自動測試設備（ATE），它對于未來設備的需求是希望提供能應對多個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，減少維修時間，提高測試質量。
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毫米波信號發生器的需求。
與此同時，5G的毫米波應用對微波信號發生器也有著很高要求。5G由于人們對信道還不了解，需要對不同場景做信道測量（channel sounding）。這就需要信號發生器能提供高頻、大帶寬的矢量調制信號。另外，5G的Massive MIMO要提供最少64個振子，不會再提供測試接口，因此無法采用線連的方法測試，必須放在暗室中通過空口（OTA）測試。因此就需要提供大帶寬甚至能產生MIMO信號的、具有可擴展性的信號發生器。
PXIe微波信號發生器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技術與合成器VCO能夠提供優異的相位噪聲性能。加上出色的基帶性能，M9383A能夠實現1%的EVM——這是800MHz帶寬的準5G波形的一個關鍵性能指標。
本文轉載自電子技術設計。
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