去年3月底，美国国家仪器公司(NI)和美国最大的电信运营商威瑞森本周首次公开进行了实时无线5G原型测试，旨在测试威瑞森在28GHz频段的5G规范。当时雷锋也报道过这个。根据NI发布的公告，该测试是由NI与IEEE WCNC(无线通信和网络会议)合作在加州进行的。该公司表示，虽然威瑞森在2015年推出了5G技术规范(并在2016年年中完成了规范制定)，但在此之前，威瑞森从未在其他公共场所测试过其28GHz频段的5G原型演示。NI这次测试是第一个赶上5G的。
2017年12月底，3GPP 5G NR标准初稿刚刚落地。为了跟上5G商业化的步伐，2018年2月底，在MWC同期，NI率先推出符合5G NR 3GPP标准R15规范的Sub-6GHz 5G新空口参考测试解决方案，进一步帮助客户快速分析其5G设计的特点，轻松从研发过渡到生产测试环境。几乎与此同时，Qorvo正式宣布，将与NI共同演示和测试业界首款商用5G射频前端模块QM19000，该FEM由NI PXI系统进行测试.“事实上，在这个时间点(3GPP 5G NR标准初稿刚刚发布)，我们会看到很多半导体厂商和终端厂商都在基于这份草案迅速将5G商业化。”
近日，NI中国技术市场工程师Maris在深圳举行的第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业与技术展望研讨会上提出：“NI如何在如此短的时间内帮助半导体公司和终端厂商实现5G设计、原型验证和最终量产测试？”
NI技术市场工程师马里斯现场分享。
5G时代以NI软件为中心的平台方案
这是core NI一直在推广的以软件为中心的平台解决方案。“时势造英雄”，NI解决方案在5G时代，半导体测试领域的异军突起，离不开各种新兴技术积累带来的综合效应：4G网络刚刚广泛部署，在综合考虑成本和时间的前提下，非独立组网下4G和5G网络的共存成为5G更快落地的必由之路；5G标准制定后期2期毫米波部分将带宽提升至400MHz。此外，Massive MIMO技术提高频谱利用效率将进一步提升5G芯片乃至5G系统的设计复杂度.Maris表示，NI将新5G标准带来的测试挑战总结为以下三点：
1.复杂度的提升：根据Maris的说法，与4G采用15KHz固定副载波间隔不同，5G NR采用灵活的副载波间隔，这也是为了适应5G后期毫米波频段的调整；不仅是子载波间隔的灵活性，对带宽的更高要求也总是榜上有名。据悉，毫米波部分将更多考虑400MHz的高带宽。对于一些高端射频前端芯片，涉及到的数字预失真、包络跟踪等技术也会要求测试设备有更高的带宽。同时，5G测试同步带来了更多的射频指标测试和更高的调制特性，即更好的EVM，这些都对测试仪器的指标提出了更高的要求。
2.共存的两面：4G和5G的共存是推动5G尽快落地的必由之路，但还是带来了很多问题。频段重叠带来的频谱干扰，以及未来5G FEM高度集成化的单片机设计，必将推回到对测试仪器指标更高的要求。
3.“生死时速”的时间效应：自2017年底5G NR标准初稿发布以来，5G的商业化已经初具规模。然后，将于2018年6月落地的Sub 6 GHz独立组网部分，以及将于2019年12月定型的3GPP R16标准，使得5G加剧了“时间紧、任务重”、“测试时间和上市时间更快”的特点
NI技术市场工程师Maris现场总结了5G时代的测试挑战。
00-1010而NI以软件为中心的平台解决方案就是为“时间紧任务重”而诞生的。区别于传统实验室台式仪器的特点，如种类多(频谱分析仪、信号源、电源等。)，体积大，多仪器同步困难，测试速度慢等。NI将其平台仪器封装在小型机箱中，并利用PXI技术实现了良好的同步机制，带来了测试速度的大幅提升。同时，通过将高精度算法部署到FPGA中，得益于其天然的处理能力，NI从软硬件两个维度大大提高了测试效率。
基于实验室特征分析的大规模生产测试集成测试平台
同时，由于NI的实验室测试方案已经具备仪器级射频测试性能，这也使得根植于NI实验室测试方案的NI量产测试设备STS更好地协调了未来5G芯片将面临的单芯片中模拟、射频、数字部分的多方位测试，这也是传统专注于数字芯片测试的AET自动测试设备无法集成，或者无法以性价比高的方式集成的缺点。
此外，由于NI STS与NI实验室测试计划的PXI平台“同根生”，直接影响的是代码、硬件资源和投入。
最大化复用，大幅减少台式仪表和STS设备之间数据关联、比对的时间，进一步提升测试效率。“之前有谈到NI将如何帮助客户进行5G测试速度的提升，其实我们也正是用这套以软件为中心的测试方案打通实验室特征分析到量产测试，帮助客户进行5G时代更快速的测试、更快速的部署、更快速的商用化，博通正是通过使用NI的方案将其PA的测试效率提升了5倍，”马力斯补充道。
NI Sub-6GHz 5G NR参考测试解决方案凸显软件优越性
一同参加第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业和技术展望研讨会的就有业内首款市售5G RF前端模块提供者Qorvo，Qorvo的yqdxhd在现场特别提到，NI作为Qorvo的测试合作伙伴，联合测试了这款集成了一个功率放大器和一个低噪声放大器的5G FEM。借助NI PXI系统的灵活性，Qorvo可以在重复使用相同的硬件前提下，使用各种波形快速测试FEM设计。
NI以软件为中心测试平台的优越性被Qorvo首款市售5G FEM芯片测试力证（上），其Sub-6GHz 5G新空口测试解决方案也于同期发布（下）。
如前所述，在与Qorvo宣布联合测试的同期，NI推出了符合3GPP标准的Sub-6GHz 5G新空口参考测试解决方案，并强调该解决方案的关键部分是NI-RFmx NR测量软件，同时这款软件会跟随着3GPP规范的步伐进行演变。通过将高性能RF测量设备与快速灵活的测量软件相结合，NI以软件为中心的测试解决方案可以帮助客户在产品开发的多个阶段重复使用相同的仪器和测量设备，从而缩短其测量数据关联时间和产品上市时间。
应对5G“新天地”，NI推出实时带宽高达2GHz可灵活更换射频头的毫米波测试方案
不同于业界对Sub-6GHz频段的熟悉，毫米波在为5G打开了一块新天地的同时，也为测试测量领域带来了一块亟待开采的“无人之境”。信道特性的未知性，天线阵列的难测试性以及后续OTA测试的高要求，都使得毫米波测试困难重重。
5G毫米波测试的多重困难
NI用集成化的方式，将其算法部署到FGPA，并提供不同频段的雷达头，对应5G场景化的应用推出了实时带宽高达2GHz的NI 毫米波收发仪系统，很好地解决了测试设备功耗及尺寸大小的制约因素，甚至方便一些客户随身携带进行外场测试，例如信道测量等。
据马力斯介绍，其实在5G非常早期，很多客户在进行毫米波领域设计原型的时候，就选用了NI的毫米波收发仪系统，例如NOKIA。由于统一源于NI以软件为中心的理念，这套系统同样适用于测试场景，只需将其软件进行版本升级以满足测试的指标和规范即可，例如，部分NI客户已经将其用于77GHz汽车毫米波雷达的测试。“只需更换前端不同频段的射频头，这套毫米波测试方案即可满足不同应用领域的要求，”马力斯补充道，“特别是高达2GHz的实时带宽同样非常适应一些研究所和高校的高带宽前景应用。”
NI推出实时带宽高达2GHz、可灵活更换前端射频头的毫米波收发仪系统
作为5G首批“开拓者”，“NI其实很早之前就已经介入5G研究，”马力斯强调道，从2010年成立NI全球射频通信领先用户计划至今，从国外的AT&T、NOKIA、Intel、NTT Docomo、SAMSUNG、 Facebook等到国内的东南大学、北京邮电大学、上海无线通信研究中心(WiCO)等，NI早已在全球范围内编织了一张5G商业网。
NI早在2010年就已推出全球5G射频通信领先用户计划
加速5G领域半导体测试从概念到落地，NI的优势正是其一直坚守的以软件为中心的战略
当前，5G进入快速商业化的时间节点，“NI利用前期所积累的软件优势，基于其以软件为中心的平台，凭借PXI的定时、同步技术，可以帮助客户快速应用到自身的5G商用化进程中，”马力斯总结道，“不论是5G设计公司还是后期的量产测试，NI都会有很好的切入，而这都是源于NI从1976年成立至今始终坚守、投入并携手合作伙伴、客户一起共建的以软件为中心的测试生态。”
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