LitePoint亞太區(qū)技術(shù)總監(jiān)謝定龔：5G毫米波端到端測試方案

筆者了解到的最新消息，Qualcomm 近日和 vivo 合作演示了一次 5G 端到端應(yīng)用。使用 vivo 的手機(jī)，通過 Qualcomm 5G 原型機(jī)，在現(xiàn)場測得高達(dá)1420Mbps的下行速度，下載一部 1.2GB 的電影只用了 8 秒。4月23日，工信部信息通信發(fā)展司司長聞庫表示，預(yù)計今年元旦前進(jìn)行第一批5G芯片的流片在春節(jié)前后完成，2019年上半年開展商用基站建設(shè)，2019年下半年生產(chǎn)出第一批5G手機(jī)。

5G對于手機(jī)會帶來哪些改變？4月13日，在深圳LitePoint無線測試研討會現(xiàn)場，LitePoint亞太區(qū)技術(shù)總監(jiān)謝定龔給我們做了詳細(xì)分析。他表示：5G先從CPE開始，比如在2017中國移動全球合作伙伴大會期間，華為就發(fā)布了全球首款3.5GHz頻段的小型化5G預(yù)商用CPE樣機(jī)，同時還聯(lián)合中國移動研究院演示了基于5G端到端解決方案的16路4K超高清視頻實時點播業(yè)務(wù)。演示取得優(yōu)異的效果，單用戶峰值速率已達(dá)1.3Gbps以上。

謝定龔指出，5G手機(jī)比較4G手機(jī)會有三大變化。第一、中國5G手機(jī)會接到sub-6 GHz頻段，手機(jī)天線可能會變到4*4陣列，中國移動5G手機(jī)的入網(wǎng)要求，最少要有4根天線。第二、5G手機(jī)采用毫米波模塊方案勢在必行，兩大原因：1、空間尺寸是一個具體要求；2、毫米波損耗很大，如何解決毫米波傳輸損耗問題。30 GHz波段相比2.6 GHz，傳播損耗高37 dB左右，穿透損耗高12 dB左右，這導(dǎo)致毫米波頻段最有可能用作熱點覆蓋而不是廣覆蓋，這對終端提出了更高的要求，即需要有更高的發(fā)射功率或具備更多的天線。

高頻傳輸、射頻器件和天線集成在一個晶片里面，這樣能達(dá)到最好效果，在這么小的晶片空間達(dá)到高頻和高速傳輸。第三、5G手機(jī)上面至少會用到2個毫米波模組，做信號收發(fā)的動作。

5G mmWave的測試帶來挑戰(zhàn)

2018年，全球移動數(shù)據(jù)流量復(fù)合增長率達(dá)40%，對網(wǎng)絡(luò)容量、室內(nèi)覆蓋以及頻譜等都帶來了挑戰(zhàn)。5G以高效的頻譜利用效率著稱，全球各國都在布局，美國探討微波頻段，中國主打sub-6 GHz頻段。

移動通信和WLAN正向5G和802.11ax/ay演進(jìn)，以便滿足人們?nèi)找嬖鲩L的海量數(shù)據(jù)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(shè)備體積也可以做得很小，并且可以使用大規(guī)模天線陣列—massive MIMO技術(shù)。當(dāng)下絕大多數(shù)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。

5G mmWave massive MIMO 具有三大優(yōu)勢。謝定龔分析說：

1. 提升頻譜效益： 在有限頻譜資源之下， 利用天線陣列將波束集中發(fā)射到個別用戶，相較于4G MIMO系統(tǒng)，可以提升十倍以上的頻頻譜使用效率。

2. 減少能源損耗： 天線陣列可以大幅提高天線增益，用來克服高頻輻射損耗，進(jìn)而可以降低發(fā)射功率并大幅降低能源。

3. 波束追蹤用戶；基站必須知道用戶裝置的確切位置，得以將天線具焦成高增益窄波束的訊號，並且實時追蹤個別用戶提供更好的連接品質(zhì)與可靠度。

因此massive MIMO天線的校準(zhǔn)與測試將格外重要，3GPP 38.810也提出了毫米波頻段OTA暗室測試的建議跟規(guī)范。

LitePoint推出業(yè)界首款集成式5G毫米波測試解決方案

針對5G商用終端產(chǎn)品毫米波測試難題，無線測試解決方案的領(lǐng)先提供商LitePoint開發(fā)了全球第一款全集成式5G毫米波測試解決方案IQgig-5G，可以讓5G產(chǎn)品開發(fā)人員快速驗證其設(shè)計并縮短產(chǎn)品上市時間。

IQgig-5G 系統(tǒng)涵蓋了通用的 28 GHz 和 39 GHz 5G 毫米波段，提供多個射頻端口，可輕松測量水平和垂直極化信號。多個射頻口，滿足機(jī)器一站就可以測試完成。

此測試系統(tǒng)將信號生成和分析功能集成到一個尺寸為 4U 且易于編程的機(jī)箱內(nèi)。出廠時，針對每個射頻端口執(zhí)行了實驗室級的射頻性能校準(zhǔn)。憑借這種集成水平，只需幾分鐘的設(shè)置時間便可實現(xiàn)精確測量，從而節(jié)省數(shù)小時的工程設(shè)計時間。IQgig-5G 目前支持 pre-5G 調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)，并且可以升級以支持未來正式發(fā)布的 3GPP NR 標(biāo)準(zhǔn)。此外，還提供無線毫米波測試箱，可利用電動萬向調(diào)節(jié)系統(tǒng)對天線波束賦形性能實現(xiàn)完整的半球覆蓋。

謝定龔介紹說，LitePoint?和5G芯片廠商合作已經(jīng)密集進(jìn)行，在產(chǎn)線上使用IQgig-IF 5-19GHz中頻測試儀和IQgig-5G 系統(tǒng)毫米波測試儀，搭建毫米波的測試模塊，這樣的測試方式已經(jīng)被芯片廠商作為標(biāo)準(zhǔn)配置了。

LitePoint更加專注5G商用產(chǎn)品的測試，從產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計到量產(chǎn)的測試，而不是5G大型基站測試，早期5G芯片研發(fā)測試。謝定龔強(qiáng)調(diào)說，OTA測試貫穿產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計到終端產(chǎn)品量產(chǎn)階段，IQgig-5G測試方案顯著簡化了基于傳導(dǎo)和無線方式進(jìn)行精確射頻測量的過程，IQgig-5G 能夠讓工程師更專注于設(shè)計，而不是測試系統(tǒng)。