5G商業(yè)化之路到底有多爭分奪秒,？2017年12月底，3GPP 5G NR標(biāo)準(zhǔn)第一稿剛落地,。2018年2月底MWC同期，NI率先推出符合5G NR 3GPP標(biāo)準(zhǔn)R15規(guī)范的Sub-6GHz 5G新空口參考測試解決方案，用以進(jìn)一步幫助客戶快速對(duì)其5G設(shè)計(jì)進(jìn)行特性分析,，并從研發(fā)輕松過渡到生產(chǎn)測試環(huán)境；幾乎同時(shí),，Qorvo正式宣布與NI聯(lián)合演示測試業(yè)界首款市售5G RF前端模塊QM19000,，而該款FEM正是采用NI PXI系統(tǒng)進(jìn)行測試…… “其實(shí)，在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)（3GPP 5G NR標(biāo)準(zhǔn)第一稿剛發(fā)布）我們會(huì)看到眾多的半導(dǎo)體廠商以及終端廠商正基于這個(gè)草案非?？焖俚亻_展5G商用化,，”近日，NI中國技術(shù)市場工程師馬力斯在深圳舉行的第七屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2018產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)上提出,，“那么,，在這么短的時(shí)間內(nèi)NI是如何幫助半導(dǎo)體公司以及終端廠商，在快速的變化中實(shí)現(xiàn)5G設(shè)計(jì),、原型驗(yàn)證以及最終的量產(chǎn)測試,？”
圖1. NI中國技術(shù)市場工程師馬力斯現(xiàn)場分享NI助力客戶搶位5G時(shí)代的法寶。
比快更快,，5G時(shí)代特征下NI以軟件為中心的平臺(tái)方案正當(dāng)時(shí)
核心正是NI一直推行的以軟件為中心的平臺(tái)化解決方案,。“時(shí)勢造英雄”,，NI解決方案在5G時(shí)代,，在半導(dǎo)體測試領(lǐng)域的異軍突起離不開當(dāng)下多種新興技術(shù)積聚引發(fā)的綜合效應(yīng)：4G網(wǎng)絡(luò)廣泛部署剛就位，在綜合考慮成本,、時(shí)間的前提下,，非獨(dú)立組網(wǎng)下4G和5G網(wǎng)絡(luò)共存就成為讓5G更快落地的必經(jīng)之路；而5G標(biāo)準(zhǔn)制定后期Phase 2中的毫米波部分,，更是將帶寬一舉提升至400MHz,；此外，為提升頻譜利用效率的Massive MIMO技術(shù)也將進(jìn)一步提升5G芯片甚至是5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性……馬力斯表示,，對(duì)于5G新標(biāo)帶來的測試挑戰(zhàn),，NI將其概括為以下3點(diǎn)：
1．復(fù)雜性的提升：據(jù)馬力斯介紹,，不同于4G使用15KHz固定的子載波間距，5G NR部分都是采用靈活的子載波間距,，而這也是為了適應(yīng)5G后期毫米波頻段的調(diào)整,；不止于子載波間距的靈活性，對(duì)于帶寬的更高需求始終在列,，據(jù)悉毫米波部分將更多考慮400MHz的高帶寬,，而對(duì)于一些高端的射頻前端芯片，其所涉及的數(shù)字預(yù)失真,、包絡(luò)跟蹤等技術(shù),，還將要求測試設(shè)備具備更高的帶寬；同時(shí),，5G測試同步帶來更多的射頻指標(biāo)測試,，以及更高的調(diào)制特性，即更好的EVM,，這些都對(duì)測試儀器的指標(biāo)帶來更高要求,。
2．共存的兩面性：4G和5G共存，雖然是推動(dòng)5G盡快落地的必經(jīng)之路,，但仍帶來不少難題,，頻段重合帶來的頻譜干擾以及5G FEM未來高度集成化的單芯片設(shè)計(jì)……這都勢必反推到對(duì)測試儀器指標(biāo)的更高要求。
3．“生死時(shí)速”的時(shí)間效應(yīng)：從2017年底5G NR標(biāo)準(zhǔn)第一稿推出至今,，5G商用化已初見端倪,，隨后2018年6月份即將落地的Sub-6GHz 獨(dú)立組網(wǎng)部分以及將于2019年12月定稿的 3GPP R16標(biāo)準(zhǔn)，讓5G加重了“時(shí)間緊,、任務(wù)重”的時(shí)代特性,，“更快的測試時(shí)間、更快的上市時(shí)間,，‘快’已成為5G時(shí)代面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn),，”馬力斯強(qiáng)調(diào)道。
圖2. NI中國技術(shù)市場工程師馬力斯現(xiàn)場總結(jié)概括5G時(shí)代下的測試挑戰(zhàn),。
“本是同根生”,，NI打通實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)測試助力客戶搶位5G時(shí)代
而NI以軟件為中心的平臺(tái)化解決方案正是為“時(shí)間緊、任務(wù)重”而生,。不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式儀器的多種類（頻譜儀,、信號(hào)源、電源等）,、尺寸大、多個(gè)儀器難以同步配合,、測試速度慢等特點(diǎn),，NI將其平臺(tái)化儀器封裝在一個(gè)小尺寸的機(jī)箱中,，并利用PXI技術(shù)實(shí)現(xiàn)了很好的同步機(jī)制，由此帶來的是測試速度的極大提升,。同時(shí),，通過將高精尖算法部署到FPGA中，得益于其天然運(yùn)行的處理能力NI從軟硬件雙維度大幅提升測試效率,。
圖3. 基于從實(shí)驗(yàn)室特征分析到量產(chǎn)測試的一體化測試平臺(tái),，NI助力客戶搶位5G時(shí)代。
同時(shí),，由于NI的實(shí)驗(yàn)室測試方案已經(jīng)具備儀表級(jí)的射頻測試性能,，這也使得根植于NI實(shí)驗(yàn)室測試方案的NI量產(chǎn)測試設(shè)備STS能夠更好地統(tǒng)籌未來5G芯片將要面對(duì)的單一芯片中集合模擬、射頻以及數(shù)字部分的多面測試,，而這也是專注于數(shù)字芯片測試的傳統(tǒng)AET自動(dòng)化測試設(shè)備無法融入,，或者說無法以高性價(jià)比方式融入的一大短板。
此外,，由于NI STS與NI實(shí)驗(yàn)室測試方案PXI平臺(tái)“本是同根生”,，帶來的直接效應(yīng)就是代碼、硬件資源和投資的最大化復(fù)用,，大幅減少臺(tái)式儀表和STS設(shè)備之間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),、比對(duì)的時(shí)間，進(jìn)一步提升測試效率,。
“之前有談到NI將如何幫助客戶進(jìn)行5G測試速度的提升,，其實(shí)我們也正是用這套以軟件為中心的測試方案打通實(shí)驗(yàn)室特征分析到量產(chǎn)測試，幫助客戶進(jìn)行5G時(shí)代更快速的測試,、更快速的部署,、更快速的商用化，博通正是通過使用NI的方案將其PA的測試效率提升了5倍,，”馬力斯補(bǔ)充道,。
Qorvo同臺(tái)力證，NI Sub-6GHz 5G NR參考測試解決方案凸顯軟件優(yōu)越性
最巧合的是,，一同參加第七屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2018產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)的就有業(yè)內(nèi)首款市售5G RF前端模塊提供者Qorvo,，Qorvo的演講嘉賓在現(xiàn)場特別提到，NI作為Qorvo的測試合作伙伴,，聯(lián)合測試了這款集成了一個(gè)功率放大器和一個(gè)低噪聲放大器的5G FEM,。借助NI PXI系統(tǒng)的靈活性，Qorvo可以在重復(fù)使用相同的硬件前提下,，使用各種波形快速測試FEM設(shè)計(jì),。
圖4. NI以軟件為中心測試平臺(tái)的優(yōu)越性被Qorvo首款市售5G FEM芯片測試力證（上），其Sub-6GHz 5G新空口測試解決方案也于同期發(fā)布（下）。
如前所述,，在與Qorvo宣布聯(lián)合測試的同期,，NI推出了符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Sub-6GHz 5G新空口參考測試解決方案，并強(qiáng)調(diào)該解決方案的關(guān)鍵部分是NI-RFmx NR測量軟件,，同時(shí)這款軟件會(huì)跟隨著3GPP規(guī)范的步伐進(jìn)行演變,。通過將高性能RF測量設(shè)備與快速靈活的測量軟件相結(jié)合，NI以軟件為中心的測試解決方案可以幫助客戶在產(chǎn)品開發(fā)的多個(gè)階段重復(fù)使用相同的儀器和測量設(shè)備,，從而縮短其測量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)間和產(chǎn)品上市時(shí)間,。
應(yīng)對(duì)5G“新天地”，NI推出實(shí)時(shí)帶寬高達(dá)2GHz可靈活更換射頻頭的毫米波測試方案
不同于業(yè)界對(duì)Sub-6GHz頻段的熟悉,，毫米波在為5G打開了一塊新天地的同時(shí),，也為測試測量領(lǐng)域帶來了一塊亟待開采的“無人之境”。信道特性的未知性,，天線陣列的難測試性以及后續(xù)OTA測試的高要求,，都使得毫米波測試?yán)щy重重。
圖5. 5G毫米波測試的多重困難,。
NI用集成化的方式,，將其算法部署到FGPA，并提供不同頻段的雷達(dá)頭,，對(duì)應(yīng)5G場景化的應(yīng)用推出了實(shí)時(shí)帶寬高達(dá)2GHz的NI 毫米波收發(fā)儀系統(tǒng),，很好地解決了測試設(shè)備功耗及尺寸大小的制約因素，甚至方便一些客戶隨身攜帶進(jìn)行外場測試,，例如信道測量等,。
據(jù)馬力斯介紹，其實(shí)在5G非常早期,，很多客戶在進(jìn)行毫米波領(lǐng)域設(shè)計(jì)原型的時(shí)候,，就選用了NI的毫米波收發(fā)儀系統(tǒng)，例如NOKIA,。由于統(tǒng)一源于NI以軟件為中心的理念,，這套系統(tǒng)同樣適用于測試場景，只需將其軟件進(jìn)行版本升級(jí)以滿足測試的指標(biāo)和規(guī)范即可,，例如,，部分NI客戶已經(jīng)將其用于77GHz汽車毫米波雷達(dá)的測試?！爸恍韪鼡Q前端不同頻段的射頻頭,，這套毫米波測試方案即可滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的要求，”馬力斯補(bǔ)充道,，“特別是高達(dá)2GHz的實(shí)時(shí)帶寬同樣非常適應(yīng)一些研究所和高校的高帶寬前景應(yīng)用,。”
圖6. NI推出實(shí)時(shí)帶寬高達(dá)2GHz、可靈活更換前端射頻頭的毫米波收發(fā)儀系統(tǒng),。
作為5G首批“開拓者”,，“NI其實(shí)很早之前就已經(jīng)介入5G研究,，”馬力斯強(qiáng)調(diào)道,，從2010年成立NI全球射頻通信領(lǐng)先用戶計(jì)劃至今，從國外的AT&T,、NOKIA,、Intel、NTT Docomo,、SAMSUNG,、 Facebook等到國內(nèi)的東南大學(xué)、北京郵電大學(xué),、上海無線通信研究中心(WiCO)等,，NI早已在全球范圍內(nèi)編織了一張5G商業(yè)網(wǎng)。
圖7. NI早在2010年就已推出全球5G射頻通信領(lǐng)先用戶計(jì)劃,。
圖8. 加速5G領(lǐng)域半導(dǎo)體測試從概念到落地,，NI的優(yōu)勢正是其一直堅(jiān)守的以軟件為中心的戰(zhàn)略。
當(dāng)前,，5G進(jìn)入快速商業(yè)化的時(shí)間節(jié)點(diǎn),，“NI利用前期所積累的軟件優(yōu)勢，基于其以軟件為中心的平臺(tái),，憑借PXI的定時(shí),、同步技術(shù)，可以幫助客戶快速應(yīng)用到自身的5G商用化進(jìn)程中,，”馬力斯總結(jié)道,，“不論是5G設(shè)計(jì)公司還是后期的量產(chǎn)測試，NI都會(huì)有很好的切入,，而這都是源于NI從1976年成立至今始終堅(jiān)守,、投入并攜手合作伙伴、客戶一起共建的以軟件為中心的測試生態(tài),?！?/p>
關(guān)于美國國家儀器（NI）
從1976年開始，美國國家儀器 (www.ni.com) 一直致力于提供各種強(qiáng)大的基于平臺(tái)的系統(tǒng)來幫助工程師和科學(xué)家提高效率和加速創(chuàng)新,，以解決全球面臨的重大工程挑戰(zhàn),。從醫(yī)療、汽車,、消費(fèi)電子產(chǎn)品到粒子物理等各行各業(yè)的客戶正在使用NI的集成軟硬件平臺(tái)來改善我們生活的環(huán)境,。