2020年无线测试趋势:5G 当仁不让,但也要注意其他令人振奋的新技术

浏览数量:18     作者:本站编辑     发布时间: 2020-02-28      来源:本站

2020, 我们迈入了新的一年和新的年代,这正是非常好的机会来展望无线网络的重要趋势及其对无线测试系统和制程的影响。下面进入正题:



回顾与2020年愿景

不出所料,5G 在 2019 年的无线领域里出尽风头。在 CES 和 MWC Barcelona 期间,几乎每个移动和基础设施参与方都推出了 5G 产品或服务。尽管其中一些产品比其他产品更贴合实际,但它们大多具有相同的特点——都难逃成为第一代产品的命运。


如果您是花费 1300 美元购买第一代 5G 毫米波手机的早期使用者之一,那么您必须在正确的城市找到正确的街道,然后当屏幕上出现“5G UWB”标志时,您应该庆祝一下。不过,如果您接收到 5G 信号,那就千万不要移动!绝对不要进入室内!


您可能还会注意到,如果您正在测试千兆位的下载速度,则在几分钟后,手机会跳回 4G 模式一小段时间,以便给设备降温。


这毫不奇怪,因为 2019 年的 5G 只是处于技术演示阶段。移动产品的数据传输率很高,但利用 5G 的能力却有限,无法吸引大量消费者放弃目前使用的手机。另外,5G 移动热点尚未完全成熟,价格相对较高,数据计划有上限,网络支持也有限。


随着第二代 5G 芯片进入产品市场,预计 2020 年的销售量会有所增长,分析师预测单位销售量将大幅提高。预计到 2020 年,5G 智能手机的出货量将达到 1.75 亿至 2 亿部,这一估值有望随着新市场报告的每次发布而增长。这种增长在很大程度上是由于中国正在积极利用中频带频谱进行 5G 扩建,而专注于中国市场的手机制造商正在为这一增长未雨绸缪。此外,我们还期盼着日本在今年主办东京夏季奥运会时重点打造的各种 5G 应用场景。


5G 时代仍处于早期阶段,但其已在 6 GHz 以下 (FR1) 和毫米波 (FR2) 部署中现身。由于我们已经经历了第一轮 5G 产品发布,现在是供应商认真应对下一轮大批量生产的时候了。对于 5G 毫米波产品,供应链中仍然存在一些未解决的问题,比如在哪个生产阶段检测质量问题,但是产品公司对这项技术的满意度开始逐渐提高。


随着制造商应用多设备并行测试技术来提高制造经济效益,测试这些产品的成本变得越来越低。在 6 GHz 以下的 5G 产品上,制造挑战在于产品中支持全新中频带频谱和 MIMO 的天线数量。


制造商正在通过实验来确定优势组合,确保在工厂不同工位中执行的测试与生产线上的产量和节拍时间之间取得绝佳平衡。要在 2020 年实现 5G 市场的增长目标,不仅需要为消费者提供更加友好的价格,还需要借助高质量产品提供出色的用户体验。


下一步计划:更多频谱

对于 2020 年的美国而言,要真正实现大规模 5G 部署,有很多无线频谱问题亟待解决。今年,将有三个主要频谱领域发挥作用:另一轮毫米波频谱拍卖、开放 6 GHz 免许可频谱以及提供更多中频带频谱。特别是,从北美的角度来看,目前迫切需要在中频带 5G 频谱上大力投入。凭借数千兆位的下载速度,备受瞩目的毫米波频谱登上各大媒体头条,而中频带频谱则是 5G 网络覆盖的真正主力军,将成为 5G 基础设施建设的关键一环。


随着美国中频带5G支持时间表的确定,还需要关注6 GHz免许可频谱 (5.925GHz–7.125GHz)。我必须强调这一事件的重要性——自从上一批大量免许可频率使用以来,已经过去了 20 年时间,这次频谱的扩充使得现有的可用频谱增加了一倍以上。


目前,我们主要在 Wi-Fi 背景下讨论这些频谱,但业界最后还需要部署 5G——预计明年会有更新。对于 Wi-Fi 而言,随着技术的不断发展,好消息/坏消息(挑战)之一是向后兼容性。在 Wi-Fi 不断发展的过程中,它始终支持前几代产品。


如今,尤其是在人口密集的地区,采用传统 Wi-Fi 技术的设备将 2.4 GHz 和 5 GHz 频段挤得密不透风。当前推出的 Wi-Fi 6 采用的无线传输方法与前几代技术大为不同。要为 Wi-Fi 6 提供一个“干净”的环境来实现标准中设计的显著改进,6 GHz 频谱至关重要


2019 年,我们利用这一全新免许可频谱开发 Wi-Fi 产品,这将促使支持 6 GHz  Wi-Fi 产品在今年面市。随着业界关注如何对 6 GHz 频段上运行的设备进行测试,一个独特的挑战随之提出。到目前为止,几乎所有大批量消费类无线技术都被限制在 6 GHz 以下。因此,6 GHz 在某种程度上已成为射频组件的阈值,超过此阈值便会进入不同的类别(即成本)。作为一家测试解决方案提供商,LitePoint 提供的解决方案可满足新频谱的需求,无需增加成本高昂(并且性能会下降)的附加设施,可确保与制造过程中运行的原有应用程序兼容。


囤积子弹和瓶装水,这是僵尸启示录

如今,对于 2020 年而言,情况完全不同


首先,我将简要回顾一下 2002 年。在盐湖城举办的冬季奥运会上,美国夺得了创纪录的 34 枚奖牌;每加仑汽油的平均价格为 1.61 美元;CBS 的 CSI 是收视率高的电视节目;Limp Bizkit 在第三次提名后赢得了“全美音乐奖最*受欢迎另类艺人”奖项。


巧合的是,WiMedia 联盟在同一年成立,其致力于使基于超宽带 (UWB) 技术的高速无线标准商业化。尽管 UWB 在提供“无线 USB”连接方面拥有良好的市场表现和诱人的前景,但当时间来到 7 年后的 2009 年,经济大衰退和 Wi-Fi 性能的不断演变给 UWB 造成了致命一击。


但是,每个人都知道,用木桩攻击心脏是无法击倒僵尸的,您还需要双击僵尸头部。UWB 行将就木,WiMedia 联盟溃散解体,这项技术的未来变得模糊起来,等待有一天能够重见天日。


回到今天,当我们拜访技术“墓地”时,我们发现 UWB 已不复存在。实际上,它的历史可以追溯到 20 世纪 50 年代,现已重新成为一种精确的定位和测距技术。这次,它的重点不是以无线方式传送数千兆位的数据,而是确定几厘米内两个设备的相对位置。UWB  IEEE 802.15.4z 标准为基础,已发展成为一种创新型辅助技术而不是替代技术,可增强围绕身份验证和室内定位的应用场景。


测试 UWB 与其他典型消费类无线技术有些不同。一方面,有些测试更简单——对矢量幅度误差(EVM) 等调制精度规范没有特定要求。另一方面,UWB 具有充满挑战的不同关键规范亟待验证:飞行时间 (ToF)


精确的定位需要在数据包之间进行极其精确的定时测量——在自由空间中,一个信号传播 1 厘米大约需要 30 皮秒的时间。测试设备必须能够以极高的精度校准设备中的 ToF 因子。此外,与其他主流连接标准相比,还有一些颇具挑战性的独特规范:频率和信号带宽。802.15.4z 覆盖的频率范围是 6.5 GHz  10 GHz,工作范围超出了大多数消费类无线技术中采用的 6 GHz 以下频率范围,信号带宽通常为 500 MHz,高可达 1 GHz 或以上。


位置、位置、位置

2020 年有一个明显的趋势值得关注,即位置检测、手势感应和室内定位技术将成为热门领域!我已经花了一些时间探讨 UWB,但是,还有其他几种无线技术正在寻求解决不同类型的定位应用问题。其他一些值得注意的技术包括


  • 蓝牙 5.1:“智能笔”产品预计将在2021年推出,其遵循蓝牙 5.1 版本标准,允许用户通过笔的手势控制各种功能,甚至可以在笔不小心丢在沙发垫上时,帮助确定其位置。蓝牙 5.1 特别适合手机和配件,与信标结合使用则可提供更出色的性能,能够实现类似“室内 GPS”的功能。

  • 802.11az:Wi-Fi 定位技术802.11az 旨在通过提高 Wi-Fi 网络的效率和改善用户体验来解决另一个问题。通过利用对不同Wi-Fi客户端位置的了解,接入点可以更快地连接到移动产品并通过在不使用网络时进入休眠状态来提高能效。 

  • 60 GHz 免许可雷达:2019 年,谷歌的 Soli 项目以 Pixel 4 手机为载体广泛引入世界,是使用免许可 60 GHz 雷达技术进行手势感应的先例。虽然现在还不能判断这是一个噱头还是未来无处不在的功能,但很明显,在移动设备中集成手势感应可为用户带来一种与设备进行交互的全新方式。


这些技术都有完全不同的测试要求。从根本上讲,感应位置要求设备了解距离和方向。距离可以用时间(UWB 和雷达为 ToF)或信号强度(蓝牙和 Wi-Fi 为接收信号强度 (RSSI))测量,这便需要进行 ToF 校准或 RSSI 校准。可以通过将多个传感器/信标放置在不同的位置(三角测量)或通过测量到达角度 (AoA) 和/或离开角度 (AoD) 来确定方向。


AoA 和 AoD 方法尤为必要,因为这两种方法不依赖需要安装信标的周围基础设施。AoA 和 AoD 要求设备具有多根天线。就像您的双耳需要配合工作才能告诉大脑声音的方向一样,每根天线上都会检测发射信号,这样便可通过解析接收信号的微小相位差来计算信号的原始方向。

风水轮流转

下一个十年的转折点已然到来,5G 将成为我们打造未来创新十年的有力平台。智能手机是 4G 时代的王者——永世长存的王者。5G 的愿景远超于此,这是历史的必然,不过,网络的发展仍需建立在智能手机的基础之上。新兴和发展中的辅助技术寻求为现有产品增加新的维度,同时激发创造性思考者通过增加用户和“事物”之间的交互,使其产品变得不可或缺。技术过渡可以为参与者创造机遇,让他们有机会打破现有或建立全新的生态系统。


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