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5G的信號分析新革命
無線通訊通道全面分析

【作者: 王岫晨】   2021年03月17日 星期三

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第五代(5G)行動系統使用不同於3G及4G(LTE)系統的技術,例如無線及有線技術的結合,進一步帶動大型網路基礎建設的創新。


這一波的5G創新正加速各個採用5G產業領域的發展,尤其是支援自動駕駛及「連網汽車」的汽車業。在以5G為基礎的物聯網(IoT)中,除了汽車應用,另外醫療、安全、營建、娛樂、農業等許多應用也在評估中,商業測試也早已開始。


而包括醫療、旅遊、經銷、零售服務、農林漁業、保險以及家用電子等其他領域,也都正在評估其5G的相關應用。此外,各種採用5G的新服務如雨後春筍般出現,大幅增加資料流量,並擴散到各個無線存取網路、基地台、傳輸設備及資料中心。



圖一 : 5G為基礎的物聯網應用場景。(source:anritsu.com)
圖一 : 5G為基礎的物聯網應用場景。(source:anritsu.com)

隨著全球行動通訊技術由GSM持續快速發展至5G,基地台和終端設備製造商正面臨來自尚未定義的時間和位置相關之無線通道的挑戰。5G和前幾代的區隔主要有兩方面,第一,第五代行動通訊系統將在微波和毫米波的範圍,為商用無線通訊開發新頻段;第二,則為訊號頻寬之延展。新的無線通訊通道需要全面的分析以確保其最佳使用效率,而通道量測則是最主要的方式。


革命性的信號分析

安立知MS269xA系列信號分析儀是最新的高效能信號分析儀,適合下一代的通訊應用使用。MS269xA系列信號分析儀基本裝置包括掃頻分析、FFT信號分析及精準的數位儀功能,並可新增選項納入信號產生器,轉換為可輕鬆操作,隨插即用的單機式解決方案。


MS269xA系列信號分析儀支援31.25 MHz的標準分析頻寬,並可利用選購硬體擴展至62.5 MHz/125 MHz。多點振幅校正及相位校正使用獲得專利的校正程序,可產生±0.5dB的位準精度,橫跨6GHz的範圍。模組化架構可確保各項裝置隨著測量需求變化而成長。


MS269xA 系列信號分析儀的精確程度,足以應付作業最繁重的研發環境,而速度則能滿足工廠的生產需求。目前支援的應用包括GSM、GPRS、EDGE、W-CDMA、LTE及5G技術。


寬頻FFT信號分析儀可支援高速連續測量(分析頻寬為31.25 MHz,提供62.5 MHz/125 MHz選項),其中包括CCDF、頻率與時間的比較、頻譜及功率與時間的比較分析。標準數位化功能可擷取波形,並使用選購的信號產生器立即播放。擴充的數位儀選項則可擷取最寬20 MHz的信號,時間長達4小時。


開啟頻譜新世界


圖二 :  5G創新正加速各個採用5G產業領域的發展,商業測試早已開始。
圖二 : 5G創新正加速各個採用5G產業領域的發展,商業測試早已開始。

R&S開發5G頻段通道之量測解決方案。該測試系統包括一台訊號與頻譜分析儀、向量訊號產生器和最新的TS-5GCS 測試軟體。用戶可根據頻率及頻寬需求來選擇適合的分析儀及產生器。


使用TS-5GCS通道量測軟體,搭配FSW訊號與頻譜分析儀和SMW200A向量訊號產生器,能夠輕鬆進行微波通道量測。作為通道模擬訊號源之SMW200A頻率高達40GHz。FSW則作為接收器,可支援不同的頻率和頻寬。以FSW85為例,不需外部混頻器即可分析頻率達85GHz的訊號。此外,透過選配的FSW-B2000更可將解析頻寬擴展為2GHz。同時具備85GHz頻率和2GHz頻寬的特色。


為了正確測量發射和接收端之間的寬頻無線訊號,用戶需要知道準確的傳遞路徑特性。通道量測能夠得到傳輸通道或行動無線通道的脈衝響應。TS-5GCS PC應用軟體可提供通道之脈衝響應,其中提供此通道對特定無線信號所造成影響等之相關訊息。無線通道可能受到的影響包括反射所造成的訊號回聲、建築物和樹木遮蔽以及天氣造成的影響。TS-5GCS軟體設計基於MATLAB並可自動讀取R&S FSW I/Q數據;透過對收到訊號和原始校準後之資料進行相關係數運算以得到通道脈衝響應,其量測數據以圖形方式呈現。


跟上市場高速腳步

負責對物聯網和通用型裝置進行研發與設計驗證(DVT)的工程師,必須能跟上當今消費性電子市場迅速擴大的發展腳步。因此需要一款經濟實惠且通用的測試與量測系統,以處理各種消費性電子裝置,並可用更出色的效能,根據不同無線標準測試接收器。


是德科技(Keysight)推出CXG X系列射頻向量信號產生器(CXG),具有進階效能並符合多元的無線標準,可滿足工程師以更低成本設計物聯網和通用型裝置的需求。


是德科技CXG使得工程師在設計物聯網和通用型裝置時,能夠實現下列目標:縮短產品開發週期;搭配使用Keysight PathWave信號產生軟體進行分析設計;同時還可在不犧牲測試信號品質的情況下滿足預算限制。


是德科技CXG信號產生器提供下列重要功能:9 kHz~3/6 GHz的頻率範圍和高達120 MHz的射頻調變頻寬,可滿足大多數消費性無線應用測試需求;可測試元件的基本參數並驗證接收器的功能;可用符合多種標準的向量信號來測試裝置,同時顯著減少產生信號所需的時間;使用可靠的向量信號產生器,對無線通訊系統中的元件進行故障排除;透過自助式維修解決方案與低廉的維修費,縮短儀器停機時間並降低費用。


提供廣泛量測範圍

執行向量訊號分析與頻譜分析,可以進行極高傳輸量及高效能的RF量測。


PXI向量訊號分析器可提供廣泛的頻率範圍、即時訊號分析,以及進階的訊號處理功能。PXI向量訊號分析器可針對各種無線技術執行量測,例如GSM、EDGE、WCDMA、LTE-Advance Pro、5G、無線LAN與藍牙。特定型號還具備 LabVIEW可程式化FPGA,方便工程師針對進階量測應用進行客制化。PXI向量訊號分析器適用於微波測試、無線測試、雷達測試、頻譜監控、軟體定義無線電(SDR)、無線電監控、干擾感測、訊號情報,以及其他應用領域等。


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