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IC基板 - テストと測定産業は5Gの下でOTAテスト問題を解決するために努力する

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IC基板 - テストと測定産業は5Gの下でOTAテスト問題を解決するために努力する

テストと測定産業は5Gの下でOTAテスト問題を解決するために努力する

2021-09-15
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Author:Frank

2018年6月, 3GPPは公式にR 15規格を承認した. 同年末以前, 5 G商用ネットワークは米国(VerizonとAT&T)と韓国(KT、LG)で急速に構築されているプラス, SKテレコム)。2019年, より多くの5グラムネットワークは、全電気通信産業で開始されるでしょう, そして、フォーカスは、LTEから5グラムにシフトされます. 5G標準がまだ完全に決定されていないので, 世界的な基地局と携帯電話メーカー, 無線オペレータ, そして、規制機関は迅速に集まる必要があり、インストール方法についての合意に達する必要があります, 検証, と5グラムの商用ネットワークを維持する. この重要な時に, この雑誌は9人にインタビューした リーディングカンパニー テストと測定業界で, 5グラム以下のOTAテストに直面した現在の課題と解決策の要約. これらの企業は安立、発光する, エツリンドグレン, キーサイト, MVG,国家計器(NI),産総研, Rohde&Schwarz(R&S),ボートン, ノイシス.


5G テストの課題

安立氏によると、主な問題は5 GとLTEで使用されるテスト技術の間に根本的な違いがあることだという.ミリ波周波数, 大規模アンテナアレイ, ビームフォーミング, とダイナミックな物理層のプロパティ, したがって、機械的方法は実現できない.


世界各国は5 G展開のために異なる周波数帯を採用している。3 GPPの5 Gエアインターフェース(NR)規格に準拠することに加えて、それらの大部分は地方自治規則に従う必要があります。


R&Sはまた、この一連のOTA評価について、距離測定の重要課題. 通常、遠視野におけるアンテナ特性を測定します(図1参照)。遠視野直接検出を用いてFraunhofer距離基準(R=2 D 2/島)を適用すると、大きな試験をするために必要な室の横の長さ MIMO放射周波数2.の試験装置.4 GHzと75 cmのサイズは、少なくとも9メートルである必要があります . わずか15センチの長さと43の伝送周波数でスマートフォンさえ.5 GHzは、テスト距離6.を必要とします.5.メートル. この距離は、テスト中のデバイスが静かなゾーンに位置することを保証します, それで, 十分に均一であり、22度以下の位相差を持つ平面波に接近する衝突流の流れ場によって包まれた領域.


チャンバの空間制約を克服する1つの方法は、放物線状形状が入射球面波面を平面波に投影できる反射器を使用することである。このような反射体は、小型アンテナ試験場と呼ばれるミリ波帯OTA試験装置で広く使用されている.


ゲートウェイスキャンはEIRPをよく測定するのを助けることができます。ゲートスキャンの助けを借りて、ユーザーは測定する5 G信号伝送プロセスのどの部分を決定することができます。5 G - NRシグナルが10 msのフレームの中でタイムスロット構成のために55の異なるTDD TX / RX比を使用できるので、これは非常に重要です。特定のサブフレームまたはシンボルだけを選択することによって、ユーザーはダウンリンクの無線周波数だけが測定されることを確実にすることができる。そして、それはより正確に大気に放射される無線周波数エネルギーを反映できる。


ETSリンドグレンとAnritsuも、5 G装置の効果的なEMCテストを行うのに重要な変化が必要であると信じています。規制基準は通常、無線送電電力が大きすぎることを保証するためにTRPの測定を必要とする。このとき、信号は、LTEのあるセクタにおいて均一にエネルギーを放射する等方性送信機によって送られるので、トータルの無線電力を測定することが容易であり、空気中のエネルギーが安全な範囲内であるかどうか決定することが容易である。ETS Lindgrenは図3に示すようにビームフォーミングの難しさを強調した。ここの信号は方向性があるので、どれほどの電力が大気中に放射されるかを知ることはできない。サイドローブとバックローブを考慮すると、TRPを測定する唯一の方法は、アンテナをラップして360度の球形球に電力を統合することです。この方法は可能ですが、それは時間と消耗品がかかります。

PCBボード


Anritsuは、業界全体が徐々に最適なインストールとメンテナンスプログラムに統一して、次の挑戦は、それが正確で、効率的で、経済的であることを確実とするためにテストプロセスを定めて、テスト装置を決定することになっていると指摘しました。これには、テストベンダーが迅速にテスト要件に対応し、新たなハードウェア機器を準備し、課題を満たす必要がある。


OTA試験方法

Keysightはテスト方法を詳しく説明してくれました, そして、OTAテスト計画を定式化するとき、最も重要なことはテストオブジェクトと必要なテスト内容を完全に理解することであると述べました, 異なるテストケースに適用できる試験方法と同様に. 消費者市場,モデム,アンテナ, サブシステム,そして、完全に組み立てられたエンドユーザー装置はすべてテストされるでしょう. 基地局試験も同様のプロセスである.開発段階から,適合性と最終設備受け入れ試験が典型的な試験サイクルを構成する.


一般に、試験は適合性試験及び性能試験に分けられる。新しいデバイスをリリースする場合は、適合テストを実行する必要があります。それは私たちがワイヤレステストシステムに機器を接続し、必要なGPPテストコンテンツを完了する必要がある重要な要件です。


信号の品質の最低レベル

復調復調データスループット性能

無線リソース管理(RRM)-初期化、ハンドオーバとモビリティ

シグナル伝達プロセス

Keysightは、モデムチップセット、アンテナ、基地局および集積デバイスは、混合アプリケーションの導通およびOTAテストを必要とすると考えている。周波数範囲1(FR 1:450 MHzから7.125 GHz)の試験の大部分は、伝導方式を使用し、周波数範囲2(FR 2:24.25〜52.6 GHz)のすべての適合性試験が、OTA試験方法を採用することを規定している。


Keysightは、3 GPPがこれまでに以下の3つのOTAテスト方法を承認したと言いました:

直接遠方場法(dff):遠方場に測定アンテナを配置する。遠視野距離(Fraunhofer距離)は、2 D 2 / Countで始まり、dは放射素子の最大直径であり、λは波長である。この距離に達すると角磁場分布はもはや変化しない。直接遠方場法は、最も包括的なテストを行うことができ、複数の信号を測定することができますが、同時にミリ波周波数帯域は、テストフィールドをより大きくする原因となります。

一般的な遠方場方法(IFF):物理的変換を通して遠方場環境を作成します。そして、一般に、信号を送るためにプローブアンテナを衝突させる放物線状の反射器を使用します。このメソッドは通常catrで実装されます。単一信号の到着/離離角度を測定するのに用いることができるだけであるが、距離は非常に短く、パス損失は小さい。


近接場から遠方場までの方法(NFTF):放射近接場領域における電界の位相と振幅をサンプリングし、と遠方のパターンを計算します. この方法は、単一の測定にのみ適用される RSトランシーバ.


SA展開状況に関しては、38.521規格の対応する最初(サブ6 GHz)と第2部(ミリ波)は、より詳細な仕様であったが、今年初めに展開される5 G NRSの最初のバッチはNSAである。さらに、NSAの下の性能試験規格(38.561 - 4)とRRMテスト要件(38.533)はまだ完成していません。


表1はNSI - MIによって引かれて、異なるテストタイプとアンテナサイズ, そして、ソリューションの品質を区別するために色を使用します. 考慮すべき要因は信号対雑音比, ユーティリティ, コスト.


2019年2月にバルセロナのMWC会議でフィールドマスター, anritsuはフィールドで最初の携帯用5G NR測定器を発売した, サブ3 GHzの連続被覆, サブ6 GHzとミリメータ波の周波数帯域.


Field Master Pro MS 2090 Aの開発プロセスは、最先端の5G基地局メーカーから密接に支持され、最初の商用5 G NRネットワークをインストールするために使用されています。このような強力な機能を持つハンドヘルドデバイスは、試験業界に大きな影響を与えることは確実である.