Substrato IC - L'industria della prova e della misurazione si sforza di risolvere il problema della prova OTA sotto 5G

Sfide di test 5G Anritsu ha detto che il problema primario è che ci sono differenze fondamentali tra le tecnologie di test utilizzate in 5G e LTE, come le frequenze d'onda millimetriche, array di antenne su larga scala, beamforming e proprietà fisiche dinamiche, quindi i metodi meccanici non sono fattibili.

I paesi di tutto il mondo hanno adottato diverse bande di frequenza per la distribuzione 5G. Oltre a rispettare gli standard 5G Air Interface (NR) di 3GPP, la maggior parte di essi richiede anche la conformità alle normative governative locali.

Un modo per superare i vincoli di spazio della camera è quello di utilizzare un riflettore la cui forma parabolica può proiettare il fronte d'onda sferico incidente in un'onda piana. Questo tipo di riflettore è ampiamente usato nell'apparecchiatura di prova OTA dell'onda millimetrica, chiamata campo di prova compatto dell'antenna

Anritsu sostiene che la scansione gated può aiutare a misurare bene l'EIRP. Con l'aiuto della scansione gated, gli utenti possono determinare quale parte del processo di trasmissione del segnale 5G misurare. Questo è molto importante perché i segnali 5G-NR possono utilizzare 55 diversi rapporti TDD Tx/Rx per la configurazione di slot temporali all'interno di un frame di 10ms. Selezionando solo sottoframe o simboli specifici, gli utenti possono garantire che venga misurata solo la frequenza radio del downlink, che può riflettere più accuratamente l'energia di radiofrequenza irradiata nell'atmosfera.

ETS-Lindgren e Anritsu ritengono inoltre che siano necessari cambiamenti significativi per effettuare test EMC efficaci delle apparecchiature 5G. Gli standard normativi di solito richiedono la misurazione del TRP per garantire che la potenza di trasmissione radio non sia troppo grande. In questo momento, il segnale viene inviato da un trasmettitore isotropico che irradia energia uniformemente in un certo settore di LTE, quindi è facile misurare la potenza radio totale e determinare se l'energia nell'aria è all'interno di un raggio di sicurezza. ETS-Lindgren ha sottolineato la difficoltà del beamforming, come mostrato nella Figura 3. Poiché il segnale qui è direzionale, non possiamo misurare facilmente l'energia di qualsiasi punto, figuriamoci sapere quanta potenza viene irradiata nell'atmosfera. Considerando i lobi laterali e quelli posteriori, l'unico modo per misurare TRP è quello di integrare la potenza in una sfera a 360° avvolta intorno all'antenna. Anche se questo metodo è fattibile, richiede tempo e materiali di consumo.

Anritsu ha anche sottolineato che man mano che l'intera industria si unifica gradualmente al programma di installazione e manutenzione ottimale, la prossima sfida sarà quella di formulare il processo di prova e determinare l'apparecchiatura di prova per garantire che sia il più accurato, efficiente ed economico possibile. Ciò richiede ai fornitori di test di rispondere rapidamente ai requisiti di test e preparare una nuova generazione di apparecchiature hardware per rispondere alle sfide.

Metodo di prova OTA Keysight ci ha spiegato dettagliatamente il metodo di prova e ha affermato che la cosa più importante quando si formula un piano di test OTA è comprendere appieno l'oggetto di prova e il contenuto di prova richiesto, nonché i metodi di prova applicabili a diversi casi di prova. Nell'attuale mercato consumer saranno testati modem, antenne, sottosistemi e apparecchiature completamente assemblate per l'utente finale. Anche il test della stazione base sarà un processo simile. Dalla fase di ricerca e sviluppo, alla conformità e alla prova finale di accettazione delle apparecchiature costituisce un ciclo di prova tipico.

Generalmente, la prova può essere divisa in test di conformità e test di prestazione. Se si desidera rilasciare un nuovo dispositivo, è necessario effettuare un test di conformità. È un requisito chiave che ci richiede di collegare l'apparecchiatura al sistema di test wireless e completare il contenuto di test 3GPP richiesto:

·Prestazioni del ricetrasmettitore RF-il livello più basso di qualità del segnale

· Prestazioni di trasmissione dati di demodulazione

·Gestione delle risorse radio (RRM) - Inizializzazione, consegna e mobilità

·Signaling--processo di segnalazione dello strato superiore

Keysight ritiene che i chipset, le antenne, le stazioni base e i dispositivi integrati del modem richiedano una conduzione mista di applicazioni e test OTA. La maggior parte dei test nella gamma di frequenza 1 (FR1: 450 MHz a 7,125 GHz) utilizzerà lo schema di conduzione, e 3GPP ha stabilito che tutti i test di conformità nella gamma di frequenza 2 (FR2: 24,25-52,6 GHz) adottano metodi di prova OTA.

Keysight ha detto che 3GPP ha approvato i seguenti tre metodi di test OTA finora:

· Metodo di campo lontano diretto (DFF): L'antenna di misura è posizionata nel campo lontano. La distanza di campo lontano (Fraunhofer distance) inizia da 2D2/Î", dove D è il diametro massimo dell'elemento radiante e Î" è la lunghezza d'onda. Raggiungere questa distanza significa che la distribuzione del campo angolare non cambia più. Il metodo diretto del campo lontano può effettuare la prova più completa e può misurare più segnali, ma allo stesso tempo la banda di frequenza dell'onda millimetrica causerà anche il campo di prova per essere più grande.

·Metodo indiretto di campo lontano (IFF): Creare un ambiente di campo lontano attraverso la conversione fisica, generalmente utilizzando un riflettore parabolico per collimare l'antenna della sonda per trasmettere i segnali. Questo metodo è solitamente implementato da CATR. Anche se può essere utilizzato solo per misurare l'angolo di arrivo/partenza di un singolo segnale, la distanza è molto più breve e la perdita del percorso è più piccola.

·Metodo di campo vicino a campo lontano (NFTF): campione la fase e l'ampiezza del campo elettrico nell'area di campo vicino alla radiazione e calcola il modello di campo lontano. Questo metodo è applicabile anche solo alla misurazione di un singolo ricetrasmettitore LOS.

Per quanto riguarda la situazione di implementazione delle SA, la corrispondente prima (sub-6 GHz) e la seconda parte (onda millimetrica) dello standard 38.521 sono state specifiche più dettagliate, anche se il primo lotto di NR 5G che sarà distribuito all'inizio di quest'anno sono NSA. Inoltre, gli standard di prova delle prestazioni (38.521-4) e i requisiti di prova RRM (38.533) previsti dalla NSA non sono ancora completi.