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【5G 量測挑戰:相位雜訊、誤差向量幅度、共頻、鄰道洩漏……】
要實現無縫連網,「調變」(Modulation) 是一大學問。行動連網裝置和無線應用的蓬勃發展,加上車用雷達市場的蓄勢待發,讓毫米波 (mmWave) 晉身下世代通訊要角——在車用雷達 77~81 GHz 規格外,地球環境應用探測已朝 86~92 GHz 頻段邁進,而小型基地台後端點對點傳輸再拉高至92~95 GHz,研究層級更已推升至 100 GHz !凡此種種,連帶讓頻寬向 5GHz 靠攏以增加傳輸率。
然而,在人們對頻寬和資料傳輸率有高期待的同時,將為相關電子產品的開發及量測帶來以下挑戰:
1. 要改善車用雷達解析度,可利用高頻與寬頻特性,但如此一來,相位雜訊 (Phase Noise)、調變訊號與頻率響應誤差恐隨之升高;
2. 一旦拉高頻率/加大頻寬,更容易衍生許多細微難辨的雜訊,增加誤差向量幅度 (Error Vector Magnitude, EVM);
3. 高頻訊號會因距離增加而迅速衰減,頻率升高、雜訊也會隨之升高,很難借助「前置放大器」(preamplifier) 協助量測,測試更形複雜;
4. 以往須透過降頻器及高頻配件,儀器才得以量測到高於 110GHz 頻段的訊號,對量測重複性是一大挑戰!
在高頻降低系統整合複雜度、提高單機內建規格,是上述困境的根本解決之道。搭配示波器,能大幅提升高頻下量測星座圖 (constellation) 的能力;不須前置放大器,就具有卓越靈敏度。在現場測試方面,新增即時頻譜 (RTSA) 功能的手持式射頻和微波分析儀搭配相關軟體,就能測試線材、天線、濾波器、放大器和頻率轉換器,不必額外動用一堆異質儀器。利用密度顯示模式,即使位於同一個頻段,即可清楚辨別是 Bluetooth 或 Wi-Fi;可偵測隱藏在主要載波旁邊的訊號,揪出任何細微潛在威脅;還能測試上/下行、共頻、相鄰通道和交互調變。
未來許多應用面臨諸多測試挑戰與要求,例如通道數增加、同步化、串流應用、客製化,使量測工作更趨複雜;唯有加快測試速度且在通用硬體上重覆配置,才能降低測試成本。PXI 模組化產品能提供即時排序和多通道/多模組同步功能,以支援多通道應用軟體,例如,多使用者波束成形技術。
延伸閱讀:
《Keysight:高頻、寬頻、高雜訊,量測複雜性大增》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0317/34963.html
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#5G通訊 #物聯網IoT #Wi-Fi #量測驗證
【5G 驗證訣竅多,魔鬼藏在細節裡】
Wi-Fi 傳輸容量、技術和使用頻段不斷與時俱進,在 5G 時代可 Offload 電信系統的負擔、與其互補,且視頻串流傳輸日益順暢,已在物聯網 (IoT) 成功卡位,角色將更為吃重。Wi-Fi 是以 2.4 GHz 為起始點,但頻寬小 (約只有 80 MHz,而 40 MHz 是目前 ISM 頻段的上限)、頻段擁擠為其缺點——藍芽、ZigBee 皆位於此區間,故容易產生干擾。
受限於頻段擴張性,Wi-Fi 嚐試轉戰更高頻段,卻可能與 5G 通訊標準出現重疊,為 Wi-Fi 設計帶來諸多挑戰:
★頻寬須增至 80 / 160 MHz:相較於早期 802.11 a/ b/ g/ n 只有 40 MHz,功率放大器 (PA) 的「數位預失真技術」(Digital pre-distortion, DPD) 需有 3~5 倍的系統頻寬才能工作;
★更好的調變品質及除錯工具:256 QAM 需要更高的訊號雜訊比 (SNR) 與更好的相位雜訊 (Phase Noise) 以糾出 I/Q 不匹配;
★新型態 MIMO 及 Beamforming 技術:為支援最多 8 個空間串流 (Spatial Streams),需要更多天線、處理與空間,製作多天線原型需要多通道測試系統;
★改善 PA 效率及線性:省電封包追蹤 (Envelope Tracking)。
為迎合 5G 超乎想像的快速、如影隨形的不斷網服務、同時服務廣大群眾、異質網路串連並自動搜尋優化、萬物聯網等宏圖,須以創新的波形/頻段、毫米波、大規模 MIMO、全雙工技術,減少頻道浪費並減少時間延遲,並解決越高頻、耗損越快的問題;而與有能力參與標準制訂的量測廠商合作,則有助於掌握產業趨勢、迅速更新產品。因為遊戲規則,向來是由 Leading Players 所「定義」。
延伸閱讀:
《量測新定義:驗證資料庫、完善技術支援與售服》
http://compotechasia.com/a/____/2016/0813/32907.html
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