随着芯片变得更大,更异构并且几乎不断变化,测试领域变得越来越复杂。没有什么比5G更加明显的了,在5G中,标准仍在不断发展,用例仍在定义中。
没有通过测试,就不会有技术进步。但是这些定义可能会发生变化,并且随着时间的推移它们可能会再次发生变化。
通信行业使用5G的主要目标是在有限的频谱上获取更多流量,并保持流量零延迟的高速传输。次要目标是降低能耗和成本。可靠性,便利性和安全性对于5G的成功当然也很重要。
为了达到主要目标,该行业正在使用以前无法使用的大容量频率,并使用带有新的复杂芯片的新的复杂电子系统。可供选择的技术诀窍包括大规模MIMO(多输入多输出)天线阵列,这些天线阵列在信号上打包更多流量,并进行波束成形以将信号精确地定向到目标。它还包括告诉手机用户何时腾出一块共享频谱的频谱共享系统,以及宏小区,城域小区,基站,小型小区和分布式天线系统的基础设施扩展(也称为网络致密化),以移动信号周围。
使用网络的大量设备不仅会造成拥塞,而且通过网络的前传和回传部分安全地移动的大量数据也会给网络增加负担。
5G有许多前沿领域需要测试,因为很多5G是前沿领域,而且标准仍在制定之中。芯片和系统测试除5G外还必须包括一个范围频率,它将使用LTE频率范围(600 MHz至6 GHz)和毫米波段(24至86 GHz)中的频谱。测试设备必须处理更复杂的信号中的更高带宽。
通常,关注的焦点是使用毫米波对任何设备进行测试,这将增加在测试室中进行的空中(OTA)测试。频谱共享测试才刚刚开始存在,并且5G新无线电的标准仍在巩固中。好消息是可以使用现有工具进行测试,但是使用工具的方式可能会发生变化。
西门子业务部门Mentor垂直市场解决方案部门产品经理Neill Mullinger表示:“当前的频率显然不会消失,因此我们必须继续以过去的方式进行测试。”“但是随后,您可以使用新的解决方案来扩展它,以应对5G扩展的频率。在该区域中,现有的测试人员家族再次允许您执行很多操作并将其虚拟化,这意味着我们可以为实验室或现场设置测试环境并运行完全相同的环境。这个领域将随着时间的推移而发展。”
他指出,这是Mentor去年收购Sarokal Test Systems的推动力之一。Sarokal生产5G前传测试设备。
“他们在现场和实验室进行测试,我们现在可以将其推广并虚拟化他们所拥有的,以便可以在硅前使用它。” Mullinger说。“在重新设计事物时,您可以在此过程中更快地完成很多在实验室中进行的分析,并尝试各种情况。”
对于没有裸露引线的天线阵列,这尤其困难,并且在毫米波空间中变得尤为困难。
Synopsys解决方案部门的研发经理Peter Zhang说:“这是从天线设计工具中的数学运算开始的。”“但是人们确实必须原型设计并找到一种方法,以便能够在更现实的环境中对其进行测试,以便他们能够看到使用天线完成的计算增益。这实际上是应用于ASIC的数字设计部分的同一件事,因为我们所有人都可以使用公式获得非常好的模拟结果。我们可以有一个很好的模型来描述我们周围的无线电环境,并且有很多模型可用。但是,当您使用5G并以毫米波运行数据时(比以前复杂得多),这些模型真的代表我们在系统外部时要处理的内容吗?”
5G
5G毫米波测试的不同版本是不同的野兽。“如果工程师习惯在这些较早的蜂窝应用中以较低的频率工作,并且过渡到以较高的频率在5G上工作,则所有规则突然变得更加严格。罗德与施瓦茨(Rohde&Schwarz)的应用工程师Mike Leffel说:“所有经验法则都无处可寻,您必须做一个更彻底的设计。”
5G New Radio具有两种波形:用于下行链路和上行链路的循环前缀OFDM(CP-OFDM),以及仅用于上行链路的离散傅立叶变换扩展OFDM(DFT-S-OFDM)。该波形类似于LTE的单载波频分多址(SC-FDMA)。波形较宽,这使得在测试过程中创建和管理这些波形具有挑战性。因此,需要宽带测试设备。
许多波束成形IC和设备只能通过空中进行测试,因为它们没有用于测试设备的物理连接器。(无论如何,使用物理连接都不会产生实际的测试。)OTA测试需要在室内进行,而要使其达到规模以提高生产水平的速度和精度则是一个挑战。仍在形成测试标准无济于事。5G NR的国际标准组织3GPP仍在研究测试标准。