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蜂窩通信正在從4G升級到5G，6G的研究也已提上日程；同時，在太空建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星通信提供商也在熱火朝天地忙碌著，期待實現(xiàn)隨時隨地的高速通信。業(yè)界對于天地一體化的網(wǎng)絡(luò)愿景日漸成型。不過，這些無處不在的無線通信需求，也給未來的設(shè)計和測試帶來挑戰(zhàn)，進行前瞻的探索和研究就更為關(guān)鍵。
2022年測試測量行業(yè)前瞻
日前，是德科技大中華區(qū)市場總經(jīng)理鄭紀峰分享了他對于前沿技術(shù)的一些洞察。
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是德科技大中華區(qū)市場總經(jīng)理? 鄭紀峰
首先，多臺100量子比特計算機已經(jīng)登陸云端，雙量子比特門錯誤率也將取得突破，2022年將是量子技術(shù)爆發(fā)的一年。
其次，5G將推動多個行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在垂直行業(yè)的大規(guī)模部署將繼續(xù)加快。中國早在2019年就正式開啟5G商用，截止到今年5月，已經(jīng)開通150萬個5G基站；今年，按計劃將部署60萬個基站，5G設(shè)備越來越變得無所不在。
隨著3GPP第16、17版及更高版本的持續(xù)演進，5G將更側(cè)重于減少時延、提高可靠性和定位精度，這將有助于車載網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和工廠自動化中的新應(yīng)用場景落地。5G將為下一階段的普適計算提供支持，采用智能分配的方式更有效地控制和減少浪費來提高每個流程的效率。
展望6G，鄭紀峰表示，變化將超乎想象。到2030年，我們將身處一個由數(shù)據(jù)驅(qū)動的世界，實現(xiàn)近乎即時和無處不在的連通性。使用場景將涵蓋全息通信、更加復雜和徹底的數(shù)字孿生，以及通過機器學習等人工智能改變我們利用數(shù)據(jù)的方式，進一步推動移動通信更密切地融入日常生活。他強調(diào)，是德科技作為領(lǐng)先的測試測量公司，希望不斷創(chuàng)新，提供先進的設(shè)計和驗證解決方案，加速創(chuàng)新，推進產(chǎn)業(yè)化進程，創(chuàng)造一個安全互聯(lián)的世界。
挑戰(zhàn)前所未有，如何跟上標準發(fā)展？
隨著世界的聯(lián)系日趨緊密，無處不在的無線通信需求，也對接收機設(shè)計和測試提出了挑戰(zhàn)。當無線系統(tǒng)在擁擠的同頻段無線環(huán)境中運行時，系統(tǒng)之間可能會產(chǎn)生干擾。想要設(shè)計出優(yōu)秀的接收機以打造穩(wěn)健的鏈路也困難重重，因為輸入信號條件多種多樣難以預測，無線器件必須一一加以妥善處理。這使得設(shè)計、測試和隔離系統(tǒng)問題的過程變得更加復雜。射頻工程師必須模擬復雜的測試場景，才能快速準確地表征接收機的性能。
具體挑戰(zhàn)主要包括：如何滿足標準要求、提供卓越性能？如何在當今競爭激烈的市場中更快將產(chǎn)品推向市場？諸如此類挑戰(zhàn)，射頻工程師需要一種能夠快速輕松地驗證被測器件并確保設(shè)計符合最新標準和測試要求的測試解決方案。
日前，是德科技推出了M9484C VXG微波矢量信號發(fā)生器，頻率高達54 GHz，并具有 5 GHz 的射頻（RF）帶寬和良好的頻譜純度，可滿足 5G/6G 研究、衛(wèi)星通信和雷達解決方案的需求。
是德科技大中華區(qū)射頻微波產(chǎn)品市場經(jīng)理劉斌介紹，Keysight M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器進一步擴展了是德科技 VXG 系列產(chǎn)品，其實時功能可以滿足無線行業(yè)應(yīng)用的苛刻要求。M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器配合 V3080A 矢量信號發(fā)生器頻率擴展器使用時，可將頻率范圍擴展到高達 110 GHz，從而滿足日新月異的標準所提出的嚴苛需求。
M9484C VXG 一臺儀器可覆蓋寬廣的射頻帶寬
劉斌表示，新 5G 移動通信、6G 研究、衛(wèi)星通信和雷達應(yīng)用涵蓋了很大的頻率范圍，甚至包括毫米波（mmWave）頻譜。為了測試這些應(yīng)用，信號生成設(shè)備需要能夠以極高帶寬生成毫米波信號。這些新應(yīng)用還采用了空間分集、空間復用和波束賦形等多天線技術(shù)，從而實現(xiàn)高吞吐量和穩(wěn)健通信所需的分集、復用和天線增益性能。生產(chǎn)或使用用于制造電子設(shè)備的射頻元器件的公司，對信號保真度有獨特的要求，以準確地表征其元器件或子系統(tǒng)。
是德科技大中華區(qū)射頻微波產(chǎn)品市場經(jīng)理 劉斌
正是由于對高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用的市場需求飛速增長，迫切需要業(yè)界提供更大信號帶寬的新技術(shù)。高頻率下的各種頻譜分配支持較大的帶寬。例如，5G 新空口（NR）指定頻率范圍 2（FR2）的最大信道帶寬為 400 MHz，這個頻譜范圍還將擴展到高達 71 GHz。國際電信聯(lián)盟（ITU）將 W 頻段的 71-76 GHz / 81-86 GHz 分段分配給了衛(wèi)星業(yè)務(wù)。頻率擴展在帶來更多可用頻譜的同時也給設(shè)計和測試帶來了諸多挑戰(zhàn)，例如路徑損耗、噪聲系數(shù)、相位噪聲和頻率響應(yīng)等。
他強調(diào)，新型 Keysight M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器幫助客戶簡化測試系統(tǒng)設(shè)置，讓客戶只需使用一臺儀器即可實現(xiàn)準確、可重復的多信道測量。
M9484C VXG微波矢量信號發(fā)生器主要優(yōu)勢包括：
1、可擴展體系結(jié)構(gòu)支持生成要求苛刻、頻率高達 110 GHz 的寬帶和多通道測試信號：
可生成射頻帶寬高達 5 GHz 的測試信號；
覆蓋從 9 kHz 到 54 GHz 的頻率范圍，還可通過 V3080A 矢量信號發(fā)生器擴頻器進一步擴展到 110 GHz；
具有精確的相位相干和時序同步功能，支持 MIMO 和波束賦形等多天線測試應(yīng)用。
2、全集成且經(jīng)過校準和同步的信號生成解決方案，可降低相位噪聲和測量不確定度：
在大輸出功率下具有超低的誤差矢量幅度（EVM）和失真，克服毫米波頻率下路徑損耗過大的問題；
通過直接數(shù)字合成（DDS）技術(shù)提供先進的射頻性能，準確地表征被測器件（DUT）；
支持精準的多通道/多儀器同步和觸發(fā)測試應(yīng)用。
3、完善的實時信號處理能力結(jié)合功能全面的信號創(chuàng)建工具，可實現(xiàn)復雜的測試場景并且能夠降低接收機測試和性能測試的復雜程度：
可結(jié)合使用 PathWave 信號生成軟件提供 MIMO 實時衰落功能，賦能 3GPP 5G 新空口（NR）規(guī)范要求的所有基站一致性測試；
每個射頻通道可仿真 8 路虛擬信號，一臺儀器可仿真最多 32 路信號，顯著簡化復雜的接收機測試場景；
通過預先定義的合規(guī)性測試設(shè)置、自動配置信號分析功能和圖形化用戶界面，讓測試工作流程變得非常簡便。
可解決哪些行業(yè)問題？
M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器可幫助設(shè)計人員在多個相干通道中生成高頻率、大帶寬的信號。這些功能與頻譜純度和實時信號處理能力相結(jié)合，能夠輕松、迅速地滿足 MIMO、波束賦形和阻塞測試的多通道測試要求。這些功能使工程師能夠：使用全集成且經(jīng)過校準和同步的多通道信號生成解決方案來生成信號，從而提高測量完整性并降低測量不確定度；為頻率更高、帶寬更大的多通道應(yīng)用打造創(chuàng)新設(shè)計，確保它們滿足日新月異的標準所提出的測試要求；通過一體化方法簡化與多儀器解決方案相關(guān)的測量設(shè)置和復雜的校準步驟，從而節(jié)省時間并減少因為更改設(shè)備配置和線纜連接所導致的測量誤差；使用全新的 DDS 體系結(jié)構(gòu)，避免由傳統(tǒng)模擬 I/Q 調(diào)制器造成的信號損傷，為寬帶信號生成應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)的信號保真度。
是德科技大中華區(qū)無線市場經(jīng)理白瑛表示，對于測試儀表而言其實需要兩個基本功能：第一要聽得見、聽得懂基站說了什么；第二，要實時調(diào)整變化，這就需要模擬真實的物理世界的場景，這對信號發(fā)生器意味著需要聽得懂，需要實時接收和發(fā)射信號、模擬出標準所要求的高鐵模型、隧道模型、空曠空間信號模型等等不同類型的信道模型，這才是一個完整的測試方案。
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是德科技大中華區(qū)無線市場部經(jīng)理 白瑛
此外，5G一直強調(diào)MIMO，即多天線系統(tǒng)，這就需要單臺儀表能夠模擬MIMO的復雜類型，從而具有接收反饋信號的能力和實時產(chǎn)生信號的能力，同時具有模擬真實場景的信道仿真能力，可以說，所以所有這些功能集于一體，才是為5G基站的研發(fā)測試提供了完美的解決方案。
軟硬協(xié)同，縮短開發(fā)周期
設(shè)計無線接收機其實相當有挑戰(zhàn)性，因為無線器件需要應(yīng)對各種各樣的輸入信號條件。這使得設(shè)計、測試和隔離系統(tǒng)問題的過程變得更加復雜。是德科技如何幫助客戶縮短開發(fā)周期？
劉斌介紹，是德科技實驗室專注于研發(fā)工作，一直致力于基礎(chǔ)科技研發(fā)，專為測試與測量設(shè)備提供性能先進的半導體、ASIC 和 MMIC 技術(shù)。M9484C VXG 微波矢量信號發(fā)生器中使用的新型 ASIC 為數(shù)字上變頻提供了強大的數(shù)字信號處理能力，并直接從高采樣率 14 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）生成高達 8.5 GHz 的中頻/射頻信號，而不會出現(xiàn)傳統(tǒng)矢量信號發(fā)生器體系結(jié)構(gòu)中存在的信號損傷。
例如，DDS 可消除由傳統(tǒng)模擬 I/Q 調(diào)制器造成的信號損傷，包括增益失衡、時序偏斜、正交偏斜、直流偏置和相位噪聲等。這種新體系結(jié)構(gòu)可以改善信號的動態(tài)范圍并提供出色的信號保真度，特別適合用于生成寬帶信號。VXG 的性能非常優(yōu)秀，能夠準確表征元器件和接收機。
另一個關(guān)鍵的 DSP ASIC 能夠仿真多達 8 個基帶信號，并將它們實時聚合成一個寬帶信號。它提供了靈活、實時的基帶信號處理能力，可對每個基帶信號進行單獨控制、濾波、衰落并實時加入到 2.5 GHz 帶寬內(nèi)的任意位置。
這兩個 ASIC 的組合使客戶能夠在一個射頻通道內(nèi)生成 8 個射頻信號，而不會產(chǎn)生互調(diào)失真和載波饋通。常規(guī)的接收機測試系統(tǒng)通常需要多個信號發(fā)生器來仿真有用信號和干擾信號，而新解決方案可簡化測試系統(tǒng)，提高信號保真度和性價比。
他補充，VXG 具有完善的實時信號處理能力，能夠為接收機測試和性能測試提供復雜的測試場景。VXG 內(nèi)置的 DSP ASIC 支持工程師仿真 MIMO 衰落以及加性高斯白噪聲（AWGN），用于執(zhí)行 5G 基站性能一致性測試。
此外，良好的軟硬協(xié)同設(shè)計必不可少。Keysight PathWave 信號生成軟件是一套靈活的信號生成工具，可縮短工程師在信號仿真上花費的時間。該軟件可提供經(jīng)過是德科技驗證和性能優(yōu)化的參考信號，增強對無線器件的表征和驗證能力。該軟件還支持眾多通用信號或標準專用信號，確保無線設(shè)計滿足最新的標準和測試要求。
下載ECAD模型
