广告

为实现下一个无线技术的突破铺平道路

时间:2022-04-29 17:43:23 作者:是德科技公司产品营销经理Eric Hsu 阅读:
5G、卫星和 Wi-Fi 等新一代无线通信系统需要更高的频率、更大的带宽、更复杂的调制方案和多天线设计。为了应对这些挑战,用户需要一个可扩展的测试解决方案,从而准确、轻松地支持更大频率覆盖范围、更大带宽和多通道应用。
广告

无线创新的步伐越来越快,从而在全球范围内实现了更快、更灵敏、更可靠的互联。无线通信行业已经准备就绪,迎接多个系统中的重大技术变革。为提高数据吞吐量,蜂窝通信从 4G 升级到 5G,而卫星通信提供商则在太空建设网络,志在为全球每一个角落提供高速通信。无线工程师希望在技术层面实现突破,从而最大限度提高系统吞吐量,打造稳健的链路和数据处理能力。对于无线系统物理层而言,关键技术涉及更大的带宽、更高阶的调制方案以及无线系统中的多天线技术。

是德科技公司产品营销经理Eric Hsu

更大的信号带宽

由于可供分配的频谱有限,标准开发组织希望在更高频段提供更大带宽。例如,5G 新空口(NR)Rel-15 中规定的频率范围 2(FR2)为 24.25 GHz 至 52.6 GHz,最大信道带宽为 400 MHz。Rel-16 在 5 GHz 和 6 GHz 频率范围引入了免许可频段。到 2022 年年中,3GPP Rel-17 将把免许可频段的频谱范围扩展到 71 GHz。

卫星通信为电视、电话、宽带互联网业务和军事通信提供连通性。卫星可以在 L 频段到 Ka 频段之间许多频段运行。国际电信联盟(ITU)将 W 频段中的 71 至 76 GHz 以及 81 至 86 GHz 分配给了卫星业务。商业卫星运营商希望在这些频段获得更大带宽。2021 年 6 月 30 日,一颗搭载 W 频段无线发射机的卫星成功发射上天。在不远的将来,我们有望见证 W 频段的更多商业项目。

毫米波频段可提供更多可用带宽。大带宽可以实现高吞吐量数据和低时延,但增加的带宽也会带来更多噪声,从而影响系统性能。无线工程师需要管理宽带通信的噪声问题。除了产生更多系统噪声外,在更高频段扩大带宽还会给设计和测试带来路径损耗、频率响应和相位噪声等其他挑战。

更高阶的调制方案

更高阶的调制方案能够在不增加信号带宽的情况下提高数据速率,而各符号间隔更近,从而对噪声也更敏感。随着调制密度增加,器件需要更好的调制质量。表 1 列出了 3GPP Rel-16 技术规范 38.141 中针对 5G NR 基站规定的误差矢量幅度(EVM)要求。3GPP 也在考虑采用对设计和测试裕量有更严格要求的 1,024 QAM。

调制方案 要求的误 EVM%
QPSK 18.5%
16QAM 13.5%
64QAM 9%
256QAM 4.5%

表 1. 5G NR 基站发射机测试中的调制质量要求。

更大的信号带宽和更高阶的调制方案都能提高吞吐量。但是,更大带宽并不一定意味着更高的系统容量。您必须考虑通信系统的信噪比(SNR)。适当的 SNR 对于维护通信链路非常关键。带宽越大,带给系统的噪声就越多;调制方案越高阶,则越容易受到噪声的影响。您需要传输没有失真的大功率信号并降低系统噪声,才能维持通信链路的性能。要想对设计进行测试,您需要准确表征图 1 中所示的每一个元器件和每一个子系统。

图 1. 通过激励响应测量准确验证射频元器件。

多天线技术

商业应用以及航空航天与国防采用的大多数无线系统都通过在接收机和/或发射机上应用多天线技术来提高系统整体性能。这些技术包括空间分集、空间复用和波束赋形。工程师采用多天线技术来实现分集、多路复用或天线增益。这样的技术有助于提高无线系统接收机的数据吞吐量和 SNR。例如,5G NR 在 FR1 中就使用了 8 个空间流,从而在不增加信号带宽的情况下提高频谱效率。3GPP 因此在技术规范(TS)38.141-1 中针对 5G NR 基站定义了如何使用多空间流进行性能测试。测试需要多达两根发射机天线和八根接收机天线,每个测试例均应用特定的传播条件、相关矩阵和 SNR。图 2 展示了一个用于两根发射机天线和四根接收机天线的 5G 基站性能多路输入多路输出(MIMO)测试配置,可以提供混合自动重复请求(HARQ)反馈。 

图 2. 使用四通道信号发生器测试 5G NR 基站性能的测试设置。

与 IEEE 802.11ax 相比,新一代 Wi-Fi 标准 IEEE 802.11be(Wi-Fi 7)可提供两倍信号带宽、16 个空间流和四倍的调制方案密度。它们共同提供高达 40 Gbps 的数据速率。表 2 列出了 IEEE 802.11 物理层的重大变更。

IEEE 802.11标准 最大信号带宽 调制方案 空间流数量
802.11be (Wi-Fi 7) 320 MHz OFDM,高达 4,096 QAM 多达 16 个
802.11ax (Wi-Fi 6) 160 MHz OFDM,高达 1,024 QAM 多达 8 个

表 2. IEEE 802.11 标准。

要想对使用空间分集、空间复用和多个天线阵列技术的多天线系统进行测试,您需要一个能够提供多通道信号并且信号之间具有稳定相位关系的测试系统。然而,商用信号发生器采用单独的合成器将中频(IF)信号上变频为射频信号。测试系统必须在通道之间提供精确的时序同步,才能仿真多通道测试信号。测试信号之间的相位必须相干且可控。图 3 展示了一个完全集成并经过校准和同步的信号生成和分析解决方案,可以帮助您最大限度降低多天线测试的测量不确定度。

图 3. 采用 Keysight M9484C VXG 四通道矢量信号发生器和四端口示波器的多通道测试解决方案。

总结

5G、卫星和 Wi-Fi 等新一代无线通信系统需要更高的频率、更大的带宽、更复杂的调制方案和多天线设计。这将帮助您应对新的设计和测试挑战,例如增加的测试复杂性、测量不确定度、过多的路径损耗和噪声,而这些都会影响设备性能。

为了应对这些挑战,您需要一个可扩展的测试解决方案,从而准确、轻松地支持更大频率覆盖范围、更大带宽和多通道应用。借助完全集成并经过校准和同步的解决方案,您能够降低测试复杂性,迅速获得可重复的准确结果。

责编:Lefeng.shao
  • 毫米波应用进入深水区,复杂信号测试如何满足? 是德科技日前推出了M9484C VXG微波矢量信号发生器,其频率高达54GHz,并具有高达5GHz的射频(RF)带宽和出色的频谱纯度。配合V3080A矢量信号发生器频率扩展器使用时,可将频率范围从9KHz-54 GHz扩展到高达110GHz,从而满足日新月异的标准所提出的严苛需求。
  • 如何选择合适的设备来测试和监控电池温度? 如今锂电池几乎是无处不在!但所有锂电池都有温度限制,只有满足条件才能确保预期性能,包括功率和寿命,对于高密度和高容量的电池模块和电池组更是如此。故在电池系统的整个产品生命周期中,选择适当的设备对电池温度进行测试和监控极为重要。如何选,请看本文详解。
  • 消除接点弹跳?全靠“铝箔”救场 水银开关不会发生弹跳现象,但却存在水银外泄的危害,因此必须寻求另一种防弹跳开关的方法。”铝箔”在此派上用场...
  • 苹果芯片团队负责人谈疫情期间如何“远程”研发芯片 翰尼·斯鲁吉(Johny Srouji)的芯片团队最初大约由45名工程师组成,目前该团队已有超过1000名工程师分布在世界各地。苹果 Mac 和 MacBook 产品线的复兴很大程度上归功于他们,让 Apple Silicon 芯片能够超越竞争对手。
  • 无线充电中精确的异物侦测 无线充电为供电端(以下简称 TX)以电磁波形式传递能量到受电端(以下简称RX),即电力不经过导体由TX传送到RX。其电磁波能量依操作频率之特性对介质有不同反应,市售无线充电产品其工作频率不超过10MHz......
  • 网球运动的物理学 如同针对其他运动一样,研究并应用网球运动中简单和复杂的物理现象是很有趣的。例如惯性矩、弹性碰撞和动量等概念,都是在一场比赛中的固定部份。网球运动员所需的技术准备也考虑了物理学,多亏了击球点/冲击点(point of impact)、平衡、惯性和质量等物理学概念,多数的训练技巧都是以此为基础的。
  • 新款iPad Pro 2021成最受欢迎的 由于采用性能相对强大的M1处理器和mini-LED屏幕以及更多的创新,新款iPad Pro 2021已经成为消费者心目中最受欢迎。然而,iPad 2却已经在全球范围内被列入“复古和过时”的名单中。
  • 三星折叠屏手机Galaxy Z Fold 3 目前来看,折叠屏新机作为一种新的生产力工具,逐渐成为高端/平板的一种趋势,有报料称三星的Galaxy Z Fold 3发布时间或为7月,并且会引入新手势操控。
  • Porotech动态像素调整技术实现Micr 由于我们彻底巅覆 GaN 的半导体材料和结构技术,让我们突破在单位像素上呈现全光谱颜色。同时,PoroGaN微显示平台的光电特性,简化了电子和光电系统设计集成的过程。目前微米纳米级的Micro-LED 和 Mini-LED 显示器在制造所需的多阶段工艺仍然具有挑战性,凭借 Porotech 的多孔氮化镓 (GaN) 技术和架构平台,可以大幅简化现有质量转移(Mass Transfer)或拾取和放置(Pick-and-Place)等Micro-LED制程。
  • 豪威集团在AutoSens展会上首次推出 OAX4600可实现无缝隙的驾驶员/乘员监控系统功能和灵活的汽车设计,在较小的封装内集成低功耗的RGB-IR ISP和两个NPU 
  • 仪器的测试结果一定是可信的么? 作为一个射频工程师,测试是不可避免的一项工作。射频设计,只有通过实际测试,各项指标满足要求,才算完成。可是,不知道大家在测试过程中,发现测试出的结果与理论不符的时候,有没有考虑过,这可能不是你本身设计
  • A股半导体上市公司现金储备排行榜 芯片验证春季班开班!1750元补助即将收尾!就业畅销课《芯片验证从入门到精通》来源:半导体风向标在创芯人才网如何高效投递简历?
  • 这个C语言大坑,你见过没? 在开发过程中,你是否会发出“基础不牢,地动山摇”的感慨?我相信,只要有经验的工程师,应该都有过。鱼鹰曾经因为一个很基础的知识,差点毁了整个项目,这不是危言耸听。因为这个代码用于整个系统自检,一旦运行出
  • 布局充换电,车企要变身能源企业?|资本眼 文 |  金融街老李车企变身能源企业,只是时间问题。老李之前一直提,特斯拉高估值的密码是汽车公司、数据公司和能源公司,国内车企通过自动驾驶布局大数据的公司很多,但布局能源的公司并不多,目前看只有比亚迪
  • 机器学习再造无线电 仅由人设计电信系统的时代即将结束。从现在开始,人工智能(AI)将在这些系统的设计和运行中扮演关键角色。原因很简单:迅猛升级的复杂性。每一代通信系统都致力于改善覆盖范围、比特率、用户数量和功耗。但与此同
  • 相约周四晚8点分享双非和材料背景的IC转岗经历 古德猫宁~又要到了新一期卤煮验证的时间。年后开始国内疫情一直反反复复,估计很多同学都多少受到了影响。不知道工作进度缓慢的同时大家有没有趁此机会抓紧学(躺)习(平)呢?Just kidding~小编知道
  • 台湾地区再发地震,台积电、联电等回应影响 芯片验证春季班开班!1750元学习补助即将收尾!就业畅销课《芯片验证从入门到精通》中国地震台网正式测定,5月9日14时23分台湾地区花莲县海域(北纬24.01度,东经122.51度)发生6.2级地震,
  • 南京大学、东南大学团队突破双层二维半导体外延生长核心技术,成果登上《自然》正刊! 芯片验证春季班开班!1750元学习补助即将收尾!就业畅销课《芯片验证从入门到精通》近日,南京大学王欣然教授团队与东南大学王金兰教授团队合作,实现厘米级均匀的双层二硫化钼薄膜可控外延生长,该成果近日发表
  • 上海,重庆,无锡岗位 1. 上海/重庆需要手机项目经理,要求3-5年以上手机类产品项目管理经验,如果有手机硬件或者软件技术背景,项目管理经验可以降低到2年以上。 本科以上学历,手机ODM背景相对对口。2. 上海需要手机安卓
  • Keil调试时设置断点的高级用法 在线调试程序时,打断点是非常有效的一种方式,配合单步调试,可以快速定位问题。但有的时候,手动打断点用起来不是那么方便。比如,想要在一个循环的第N次停下来,如果手动打断点,那就要不停的点击单步运行,直到
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了