Beamforming là một công nghệ quan trọng trong hệ thống truyền thông 5G cho phép giao tiếp đáng tin cậy và hiệu quả trong băng tần 5G Dải tần số 2 (FR2) mmWave . Đây là một kỹ thuật tập trung tín hiệu không dây về phía một thiết bị thu cụ thể, thay vì để tín hiệu lan truyền theo mọi hướng. Kết quả kết nối trực tiếp nhanh hơn và đáng tin cậy hơn so với khi không có Beamforming.

Hình 1 cho thấy mạch tích hợp beamformer (IC) đóng vai trò trung tâm 

IC beamformer là một thiết bị mô-đun đa cổng tích hợp các khối Tx / Rx đa hướng vào giao diện người dùng RF kết nối với một số ăng-ten. Các khối này bao gồm bộ chuyển pha, bộ suy giảm bước, bộ khuếch đại công suất (PA) và bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA). Các IC trong tương lai cũng sẽ kết hợp bộ biến tần.

Để đảm bảo giao tiếp 5G mmWave đáng tin cậy và hiệu quả, hiệu suất của các phần tử quan trọng tạo thành một phần của IC beamformer phải trải qua quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt. Các thử nghiệm này xảy ra trong điều kiện tuyến tính và phi tuyến trên toàn bộ quy trình làm việc — từ thiết kế đến xác nhận đến sản xuất. Điều quan trọng là sử dụng các giải pháp kiểm tra cung cấp các phép đo có độ chính xác cao ở mmWave với các công cụ mô phỏng cho phép bạn thực hiện các mô phỏng cấp thành phần và cấp hệ thống để thiết kế và xác minh một cách nhanh chóng.

Thách thức đo lường Beamformer IC trong truyền thông 5G

Là một thiết bị phức tạp, IC beamformer yêu cầu thử nghiệm trên toàn bộ quy trình làm việc. Bảng 1 cho thấy các quy trình kiểm tra IC beamformer qua ba giai đoạn của quy trình làm việc – thiết kế sớm, xác minh và sản xuất.

Thực hiện thành công các phép đo này đòi hỏi phải giải quyết một số thách thức, bao gồm:

Đánh giá tính phi tuyến dưới tín hiệu điều chế băng rộng

Băng thông kênh 5G NR có thể rộng tới 400 MHz đối với FR2 và băng thông kênh tổng hợp có thể rộng tới 1.2 GHz. Sử dụng các nguồn tín hiệu thông thường và máy phân tích, thực hiện tạo tín hiệu điều chế và phân tích vectơ biên độ lỗi (EVM) và ACPR trên băng thông rộng như vậy là không thể.

Các phép đo chính xác và có thể lặp lại

Để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về hiệu suất của 5G NR, các thiết bị đo lường cần cung cấp các phép đo có độ chính xác cao ở tần số mmWave. Cụ thể, EVM của thiết bị cần phải cực thấp để giải quyết các yêu cầu quan trọng đối với các thử nghiệm thành phần 5G. Ngoài ra, suy hao và không phối hợp trở kháng của cáp và đầu nối ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác và độ lặp lại của các phép đo mmWave băng rộng.
Khả năng hiệu chuẩn vectơ là cần thiết để loại bỏ hoàn toàn các yếu tố lỗi này để dịch chuyển chính xác các mặt phẳng tham chiếu của thiết bị sang mặt phẳng DUT.

Đo lường và mô phỏng nhanh chóng

Sử dụng máy phân tích tín hiệu thông thường và phần mềm ứng dụng để xác minh EVM rất tốn thời gian. Cải thiện tốc độ đo lường và mô phỏng là rất quan trọng để đẩy nhanh chu kỳ thiết kế.

Ứng dụng biến dạng điều chế của Keysight sử dụng nhiều phần cứng và phần mềm kết hợp với beamformer IC. Giờ đây, các nhà sản xuất mô-đun giao diện người dùng RF (FEM) có thể đo chính xác, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí với các tín hiệu điều chế băng rộng bằng cách sử dụng giải pháp này.

Máy phân tích mạng Keysight PNA-X — Nhiều phép đo trên một thiết bị duy nhất

Máy phân tích mạng vi sóng PNA-X Keysight N5244/5/7B cung cấp một bộ chức năng đo lường không thể thiếu để kiểm tra beamformer IC 5G. Hiệu suất hàng đầu trong ngành và khả năng sửa lỗi hiện đại cho phép đo thông số S có độ chính xác cao. Ngoài ra, PNA-X cung cấp phép đo cho các ứng dụng để kiểm tra các đặc tính phi tuyến của bộ khuếch đại và hệ số tạp. Bạn có thể nhanh chóng và dễ dàng thực hiện các phép đo sau với một kết nối duy nhất:

• Dải tần số 900 Hz / 10 MHz đến 43.5 / 50 / 67 GHz
• Đo thông số S dễ dàng và nhanh chóng
• Phép đo điểm nén hệ số khuếch đại; Hình 2
• Các phép đo méo xuyên điều chế; Hình 3
• Đo hệ số tạp với hiệu chỉnh vectơ; Hình 4
• Phân tích phổ
• các thông số S cho các thiết bị tích cực; Hình 5

PXI VNA — Đo thông số S đa cổng cực nhanh của IC beamformer

Máy phân tích mạng vectơ PXI Keysight M980xA là một giải pháp lý tưởng để kiểm tra các thông số S đa cổng của beamformer IC trong giai đoạn sản xuất. Các mô-đun PXI VNA có thể dễ dàng cấu hình thành VNA đa cổng thực sự phù hợp với các cổng DUT của bạn. Giải pháp này loại bỏ bộ kiểm tra bên ngoài hoặc các chuyển mạch và cho phép đo nhanh hơn và chính xác hơn ở tần số mmWave. Dải động tốt nhất trong phân khúc, độ ổn định của phép đo và các tính năng tốc độ quét cực nhanh của M980xA cải thiện độ tin cậy của thử nghiệm để giảm chi phí kiểm tra.

Máy phân tích mạng M980xA PXI chia sẻ một nền tảng phần mềm chung với các máy phân tích mạng PNA Series để đảm bảo quá trình chuyển đổi liền mạch từ xác minh thiết kế sang giai đoạn sản xuất để cung cấp cho bạn:

• Dải đo từ 100 kHz đến 26.5 / 32 / 44 / 53 GHz
• Đo đa cổng thực sự với hiệu chuẩn N-cổng
• Dải động rộng với 137 dB ở 26 đến 35 GHz, 134 dB ở 35 đến 40 GHz, giá trị điển hình
• Độ ổn định tuyệt vời với 0,01 dB / ° C và 0,2 độ / ° C ở 20 đến 30 GHz, giá trị điển hình
• Tốc độ đo nhanh

Máy phân tích tín hiệu Keysight VXG — Tạo tín hiệu băng rộng mmWave trong truyền thông 5G

Máy phân tích tín hiệu Keysight PNA-X và biến dạng điều chế cùng với bộ tạo tín hiệu vectơ vi sóng VXG của Keysight M9484C, mang lại hiệu suất cao và tạo tín hiệu mmWave băng rộng để thực hiện các phép đo bộ khuếch đại công suất. Máy phân tích tín hiệu Keysight VXG cung cấp băng thông điều chế 2,5 GHz và công suất đầu ra cao để bù tổn thất hệ thống ở các băng tần mmWave. Giải pháp này cung cấp EVM thấp để giải quyết các vấn đề quan trọng yêu cầu đối với thử nghiệm thành phần 5G NR.

M9484C cung cấp cho bạn những lợi ích sau:

• Dải tần từ 1 MHz đến 54 GHz
• Băng thông điều chế ở 2.5 GHz
• EVM đạt 0.35% – 5G NR, 100 MHz, +5 dBm, ở 28 GHz
• EVM đạt 0.4% đối với 5G NR, 100 MHz, +5 dBm, ở 39 GHz
• Công suất đầu ra tối đa +24 dBm
• 2 kênh đồng bộ

Phần mềm ứng dụng đo lường X-Series

Ứng dụng đo lường Keysight N9085EM0E 5G NR X-Series giúp máy phân tích tín hiệu X-Series thành máy kiểm tra bộ phát RF tiêu chuẩn. Ứng dụng đo lường X-Series đơn giản hóa các phép đo phức tạp như EVM với cài đặt và cho phép đo sự phù hợp RF bằng một thao tác.

Phần mềm VSA —  Phân tích tín hiệu vectơ và giải điều chế toàn diện

Phần mềm Keysight 89600 VSA là một bộ giải pháp toàn diện để giải điều chế và phân tích tín hiệu vectơ. Những công cụ này cho phép bạn khám phá hầu hết mọi khía cạnh của tín hiệu và tối ưu hóa các thiết kế tiên tiến nhất của mình.

Với phần mềm 89600 VSA, bạn có thể đo hơn 75 tiêu chuẩn tín hiệu và loại điều chế cho truyền thông di động.

—————- 

MITAS hiện cung cấp, tư vấn về toàn bộ sản phẩm và giải pháp kiểm tra IC Beamformer cho truyền thông 5G trong bài viết cùng nhiều ứng dụng khác.

Liên hệ MITAS để có sản phẩm và giải pháp nhanh chóng, chính xác, hiệu quả, tiết kiệm chi phí!

—————

Chia sẻ

Chia sẻ

Test 5 – Network Quality and Beam Performance Verification / Xác minh chất lượng mạng và hiệu suất chùm tia cùng với Keysight Fieldfox Handheld Analyzers 

Khi chuyển sang 5G, các nhà khai thác phải xác minh chất lượng mạng và hiệu suất chùm tia của họ để người dùng có thể kết nối mà không gặp sự cố. Để làm được điều này, bạn cần một giải pháp trong bộ công cụ hiện trường có khả năng đọc và hiển thị các số liệu quan trọng từ một số trạm gốc trong vùng lân cận. Các số liệu này bao gồm công suất kênh, chất lượng tín hiệu, chỉ số SSB và lỗi tần số từ các trạm gốc khác nhau. 

Máy phân tích cầm tay FieldFox có các phép đo tích hợp cho LTE frequency division duplex (FDD) và 5G NR cung cấp số liệu chỉ số hiệu suất chính (KPI). Các số liệu này bao gồm công suất tín hiệu tham chiếu nhận được (RSRP), chất lượng tín hiệu tham chiếu nhận được (RSRQ), chỉ báo cường độ tín hiệu nhận được (RSSI), v.v.

Ngoài các số liệu được hiển thị, bạn cũng có thể xem có bao nhiêu ô khả dụng cho LTE và 5G. Khả năng này rất quan trọng đối với các triển khai 5G ban đầu ở chế độ không độc lập (NSA), trong đó các nhà khai thác dựa vào việc chuyển giao điện thoại di động giữa các mạng LTE và 5G. Chế độ OTA 5G NR của FieldFox Handheld Analyzers giải điều chế tín hiệu 5G NR để cung cấp tần số, ID ô vật lý, chỉ số SSB, lỗi tần số và các KPI khác cho tối đa tám trạm gốc.

Nó cũng cung cấp một số phép đo công suất kênh, bao gồm các tín hiệu đồng bộ hóa chính và phụ. Từ thông tin này, người dùng có thể xác định bất kỳ sự trôi tần số nào, cô lập các sự cố về công suất và điều tra các vấn đề về hiệu suất. Sử dụng cả chế độ 5G NR và LTE FDD cho phép xác minh các lần chuyển giao giữa các RAT. Các phép đo này là bắt buộc để tối ưu hóa phạm vi phủ sóng mạng cho 5G. Chúng giúp bạn xác định phạm vi phủ sóng 5G so với phạm vi phủ sóng LTE trong một khu vực nhất định. Có thông tin đó có thể giúp bạn thiết kế mạng LTE để cung cấp bản sao lưu khi không có đủ phạm vi phủ sóng 5G.

Để tìm hiểu thêm về triển khai chế độ 5G NSA và cách nhiễu ảnh hưởng đến nó, hãy đọc ghi chú ứng dụng Khắc phục Thách thức nhiễu RF & MW trong lĩnh vực này. 

Test 6 – EMF Exposure Evaluation – Đánh giá phơi nhiễm EMF với Máy phân tích Fieldfox Handheld Analyzers

Các nhà khai thác sẽ phải xác minh mức độ phơi nhiễm EMF tại hiện trường để tuân thủ. Để tuân thủ các giới hạn đã đặt ra và duy trì môi trường an toàn cho công chúng và người lao động, các công ty triển khai 5G phải xác minh mức độ EMF của họ trong quá trình triển khai. Các giới hạn phơi nhiễm bức xạ EMF khác nhau tùy theo quốc gia. Nhiều quốc gia dựa các quy định của họ vào các phát hiện từ các tổ chức như Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ Không ion hóa (ICNIRP), Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) và Ủy ban Truyền thông Liên bang Hoa Kỳ (FCC). 

Nhiều mạng RF và vi sóng — chẳng hạn như điện thoại di động, trạm gốc, Wi-Fi, đồng hồ đo thông minh, thiết bị IoT và hệ thống vệ tinh và radar — tạo ra bức xạ EMF. Các thử nghiệm RF EMF tại hiện trường là chìa khóa để đánh giá tổng mức độ phơi nhiễm RF trong bất kỳ khu vực nào. Các thử nghiệm này hỗ trợ tuân thủ và xác minh mức độ phơi nhiễm do chính phủ và các cơ quan quản lý đặt ra. Cả chế độ Spectrum Analyzer và 5G NR OTA trên FieldFox đều hỗ trợ các phép đo EMF. Bạn có thể đo tổng cường độ trường trên toàn bộ băng tần quan tâm và sử dụng thử nghiệm giới hạn đạt/không đạt. Các phép đo EMF của FieldFox hỗ trợ kết nối với ăng-ten đẳng hướng ba trục. Ăng-ten được gắn vào FieldFox ở hai vị trí — Cổng 1 và cổng USB. USB tự động truyền các yếu tố X, Y và Z của ăng-ten đến thiết bị FieldFox thông qua kết nối USB trong khi FieldFox điều khiển ăng-ten. 

Kết luận về 6 thử nghiệm thực địa mạng 5G (5G Field tests) cần thiết cùng Fieldfox Handheld Analyzers

Quá trình chuyển đổi 5G diễn ra suôn sẻ đòi hỏi một số thử nghiệm thực địa thiết yếu:  

1. Đặc tính suy hao đường truyền
2. Thử nghiệm vùng phủ sóng của trạm gốc
3. Đo công suất sóng mang thành phần
4. Thử nghiệm vùng phủ sóng kênh điều khiển qua không trung
5. Xác minh chất lượng mạng và hiệu suất chùm tia
6. Đánh giá phơi nhiễm EMF

B-Series FieldFox của Keysight cho phép quá trình chuyển đổi 5G diễn ra suôn sẻ với các khả năng được đề cập ở đây cùng nhiều khả năng khác. Với dải tần số lên đến 54 GHz và băng thông lên đến 120 MHz, hãy biến thử nghiệm thực địa 5G thành khả thi với máy phân tích cầm tay FieldFox. 

Nguồn tham khảo: Keysight 

Công ty công nghệ MITAS hiện là nhà ủy quyền chính thức toàn bộ sản phẩm và dịch vụ của Keysight, với cam kết 5 năm bảo hành miễn phí các thiết bị của Keysight. 

Kính mời quý khách liên hệ MITAS để được tư vấn giải pháp tốt nhất cùng máy phân tích cầm tay Fieldfox của Keysight và nhiều thiết bị chính hãng chất lượng khác. 

Chia sẻ

Chia sẻ

Trong bài viết dưới đây, Công ty Công nghệ MITAS giới thiệu sáu thử nghiệm thực địa thiết yếu để cài đặt, xác minh, tối ưu hóa và khắc phục sự cố 5G bằng máy phân tích cầm tay FieldFox của Keysight (Fieldfox Handheld Analyzers).  

Test 1 – Path Loss Characterization/ Đánh giá suy hao đường truyền bằng Keysight Fieldfox Handheld Analyzers 

Vì vị trí của người dùng di động là không thể đoán trước, nên các nhà cung cấp dịch vụ phải cân nhắc mọi khả năng cản trở tín hiệu của họ. Vì vậy, việc xác định link budget là điều cần thiết để lập kế hoạch và triển khai mạng 5G. Vì suy hao đường truyền đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập link budget, nên việc có thiết bị kiểm tra có khả năng thực hiện các phép đo suy hao đường truyền tại hiện trường là bắt buộc. Các phép đo này giúp đảm bảo chất lượng vùng phủ sóng 5G trong các địa hình, thời tiết và chất lượng không khí khác nhau. 

Để mô tả mất đường truyền, bạn cần hai máy FieldFox. Một thiết bị đóng vai trò là máy phát và thiết bị còn lại đóng vai trò là máy thu. 

Mỗi FieldFox đều có một máy phát dạng sóng liên tục tích hợp có khả năng tạo ra tần số từ 300 kHz đến 50 GHz. Bạn có thể thêm một bộ khuếch đại, FieldFox có thể tự cấp nguồn. Các phép đo mất mát đường truyền cho mmWave được thực hiện qua không khí thông qua liên kết vô tuyến. FieldFox phát sử dụng ăng-ten loa khuếch đại và FieldFox thu sử dụng ăng-ten đa hướng hoặc ăng-ten loa khuếch đại.  

FieldFox ở phía thu thực hiện phép đo cường độ tín hiệu ở chế độ Spectrum Analyzer hoặc Real-Time Spectrum Analyzer. Bạn có thể ghi lại dữ liệu theo cách tĩnh hoặc trong quá trình thử nghiệm lái xe. FieldFox lưu dữ liệu với thông tin GPS và dấu thời gian để bạn có thể tải dữ liệu vào phần mềm lập kế hoạch. 

Xem thêm thông số cơ bản của Máy phân tích cầm tay Fieldfox.

Test 2 – Base Station Coverage Testing / Kiểm tra vùng phủ sóng của trạm gốc 

Kiểm tra vùng phủ sóng của các trạm gốc 5G — còn được gọi là Next Generation Node B hoặc gNB — yêu cầu một máy phân tích phổ hoặc máy thu quét được trang bị ăng-ten mảng pha. Ngoài ra, do bản chất của định hình chùm tia, chỉ ghi lại các điểm định vị địa lý là không đủ. Các kỹ sư RF phải thu thập dữ liệu công suất tín hiệu từ gNB theo phương vị và độ cao. 

Để thực hiện các thử nghiệm phủ sóng gNB, máy phân tích cầm tay FieldFox tích hợp với ăng-ten mảng pha 8×8.

Ăng-ten đóng vai trò là đầu dò RF, trong khi máy phân tích cầm tay FieldFox điều khiển chùm tia đo. FieldFox quét chùm tia từ 0 đến 120 độ theo phương vị và 0 đến 90 độ theo độ cao. Sau đó, nó chụp và ghi lại ba điểm dữ liệu: phương vị, độ cao và biên độ. Bộ thu GPS tích hợp cũng ghi lại thông tin định vị địa lý. FieldFox có thể tạo màn hình hiển thị bản đồ nhiệt để hiển thị phạm vi phủ sóng hai chiều của phương vị so với độ cao. Nó cũng có thể hiển thị mẫu ăng-ten cực để hiểu các đặc điểm chùm tia của ăng-ten mảng pha gNB hoặc thực hiện quét boresight để xác minh hiệu suất ăng-ten. 

Test 3 – Component Carrier Power Measurements / Đo công suất sóng mang thành phần 

Nếu một trạm gốc không truyền ở công suất tối ưu, nó sẽ ảnh hưởng đến vùng phủ sóng, các ô lân cận hoặc cả hai. Do những tác động này, các công ty viễn thông — đặc biệt là những công ty triển khai và duy trì 5G — phải xác minh mức công suất của sóng mang thành phần trong lĩnh vực này. Khi triển khai hoặc duy trì dịch vụ, loại xác minh này giúp các nhà cung cấp xác định chính xác các trạm gốc bị lỗi (hay còn gọi là tháp). Xác định chính xác thủ phạm trong một khu vực có thể có nhiều tháp cho phép tối ưu hóa vùng phủ sóng và ngăn công suất tháp rò rỉ vào các băng tần lân cận. 

FieldFox Handheld Analyzers có thể thực hiện các phép đo công suất sóng mang thành phần qua mạng (OTA) ở chế độ Channel Scanner, được hiển thị trong Hình 3. Nó cung cấp một cách đơn giản để đo mức công suất từ các trạm gốc LTE và 5G khác nhau trong một phép đo duy nhất. FieldFox có thể giám sát tối đa 20 kênh, với tần số tùy chỉnh và cài đặt băng thông tích hợp cho từng kênh. Sử dụng bộ thu GPS tích hợp FieldFox, bạn có thể đo công suất kênh so với vị trí hoặc công suất kênh so với thời gian và ghi lại dữ liệu đó bằng cách gắn thẻ địa lý. 

Test 4 – Over-the-Air Control Channel Interference Testing/ Kiểm tra nhiễu kênh điều khiển qua không gian tự do 

Việc xác định các tín hiệu gây nhiễu tại hiện trường khi phát triển và triển khai mạng 5G là vô cùng quan trọng. 

Thêm vào đó, các cell liền kề có thể gây nhiễu lẫn nhau. Nếu các kênh dữ liệu đang gây nhiễu, tốc độ mà các tín hiệu này truyền đi quá nhanh để nhiễu có thể ảnh hưởng đến hiệu suất mạng. Mặt khác, nếu nhiễu xảy ra ở kênh điều khiển, nó có thể làm sập toàn bộ trạm gốc. Truyền kênh điều khiển phù hợp là điều cần thiết để triển khai tại hiện trường. Có một giải pháp trong bộ công cụ tại hiện trường của bạn có khả năng thu tín hiệu nhiễu và trực quan hóa các kênh điều khiển sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi 5G của bạn. 

Khi ghép nối với ăng-ten mảng pha đã đề cập trước đó, máy phân tích cầm tay FieldFox ở chế độ RTSA (Phân tích phổ thời gian thực) tạo điều kiện thuận lợi cho việc tìm kiếm ô và hiển thị các tín hiệu quét chùm tia. Chế độ xem này bao gồm các tín hiệu đồng bộ hóa chính, phụ và mở rộng trong kênh điều khiển. Từ màn hình này, bạn có thể thấy bất kỳ tín hiệu nhiễu hoặc tín hiệu tạm thời nào và đo hiệu suất chùm tia. 

Chế độ RTSA cũng cho phép bạn đo và trực quan hóa khối tín hiệu đồng bộ hóa (SSB) của một lần truyền, được mô tả trong Hình 6. Nếu có bất kỳ sự can thiệp nào xảy ra, FieldFox sẽ thu tín hiệu can thiệp đó và hiển thị trên màn hình. 

 Theo dõi tiếp nội dung 6 thử nghiệm thực địa mạng 5G (5G Field tests) cần thiết cùng Fieldfox Handheld Analyzers tại PHẦN 2

Chia sẻ

Chia sẻ