安捷伦 EXM 无线综测仪助力 LTE-A 和 802.11ac 生产测试 安捷伦科技 2014 年 7 月 29 日 演讲嘉宾 : 白杭鹭演示 / 问答嘉宾 : 阎诺
安捷伦 EXM 无线综测仪助力 LTE-A 和 802.11ac 生产测试 白杭鹭安捷伦移动通信及宽带事业部产品市场工程师 阎诺安捷伦移动通信及宽带事业部产品应用工程师 2
我们了解您生产测试的挑战 无线终端生产测试领域不断的挑战 : 无线终端数量和复杂度的增加, 与此同时成本的降低 市场竞争压力 : 以更低的生产成本制造更高品质产品 快速且充满信心地进入量产阶段 3
您从今天的演讲会中能学到什么? 如何在当今的生产测试环境中利用新技术进一步的提升测试效率 最新的无线通信技术 LTE-A 载波聚合给生产测试带来的挑战, 如果从容应对 最近的 802.11ac WLAN 给生产测试带来的挑战, 以及如何克服这些挑战 安捷伦的 EXM 无线综测仪如何帮助您解决现在和未来的生产测试挑战 4
日程 市场动态, 测试挑战提高生产测试效率的技术手段 快速序列非信令测试 (Fast sequenced non-signaling) 测试流程优化一站多制式测试 (Single insertion testing) 新技术挑战 总结 LTE-A 载波聚合 (Carrier Aggregation-CA) 802.11ac WLAN 灵活, 可扩展, 面向未来 : EXM E6640A 无线综测仪 5
无线终端设备生产制造 市场演进及测试挑战 市场演进 多天线, 多模式的终端设备 移动终端多模多制式集成化 蜂窝网和 WLAN 的一致接入 高分辨率 / 高清媒体的设备间分享, 视频流, 云技术 更高的数据吞吐量和更宽的数据传输带宽 LTE-Advanced 载波聚合 无线终端设备迅猛增长 移动蜂窝终端设备预计在 2020 年将达到 240 亿部 具备 WLAN 功能的设备以每年 4 亿部的数量增长 ** 测试挑战 测试多模终端设备 GSM, W-CDMA, cdma2000, TD- SCDMA, LTE TDD/FDD, LTE-A 蓝牙, WLAN, GNSS (GPS) MIMO, 载波聚合 更高性能的测试仪表 更高阶的调制 : 256QAM 更宽的带宽 : 160 MHz 更低的 EVM 值 < 42 dbm 加速生产测试, 提高产线吞吐量 并行测试技术 快速进入量产阶段 增加直通率 数据来源 : *GSMA, ** IHS 6
无线终端设备生产制造 市场演进及测试挑战 市场演进 多天线, 多模式的终端设备 移动终端多模多制式集成化 蜂窝网和 WLAN 的一致接入 高分辨率 / 高清媒体的设备间分享, 视频流, 云技术 更高的数据吞吐量和更宽的数据传输带宽 LTE-Advanced 载波聚合 无线终端设备迅猛增长 移动蜂窝终端设备预计在 2020 年将达到 240 亿部 具备 WLAN 功能的设备以每年 4 亿部的数量增长 ** 测试挑战 测试多模终端设备 GSM, W-CDMA, cdma2000, TD- SCDMA, LTE TDD/FDD, LTE-A 蓝牙, WLAN, GNSS (GPS) MIMO, 载波聚合 更高性能的测试仪表 更高阶的调制 : 256QAM 更宽的带宽 : 160 MHz 更低的 EVM 值 < 42 dbm 加速生产测试, 提高产线吞吐量 并行测试技术 快速进入量产阶段 增加直通率 数据来源 : *GSMA, ** IHS 7
无线终端设备生产制造 市场演进及测试挑战 市场演进 多天线, 多模式的终端设备 移动终端多模多制式集成化 蜂窝网和 WLAN 的一致接入 高分辨率 / 高清媒体的设备间分享, 视频流, 云技术 更高的数据吞吐量和更宽的数据传输带宽 LTE-Advanced 载波聚合 无线终端设备迅猛增长 移动蜂窝终端设备预计在 2020 年将达到 240 亿部 具备 WLAN 功能的设备以每年 4 亿部的数量增长 ** 测试挑战 测试多模终端设备 GSM, W-CDMA, cdma2000, TD- SCDMA, LTE TDD/FDD, LTE-A 蓝牙, WLAN, GNSS (GPS) MIMO, 载波聚合 更高性能的测试仪表 更高阶的调制 : 256QAM 更宽的带宽 : 160 MHz 更低的 EVM 值 < 42 dbm 加速生产测试, 提高产线吞吐量 并行测试技术 快速进入量产阶段 增加直通率 数据来源 : *GSMA, ** IHS 8
日程 市场动态, 测试挑战提高生产测试效率的技术手段 快速序列非信令测试 (Fast sequenced non-signaling) 测试流程优化一站多制式测试 (Single insertion testing) 新技术挑战 总结 LTE-A 载波聚合 (Carrier Aggregation-CA) 802.11ac WLAN 灵活, 可扩展, 面向未来 : EXM E6640A 无线综测仪 9
技术回顾 : 非信令测试 传统的信令测试需要仪表模拟基站发送 OTA (Over-The-Air) 空中协议信号 非信令测试通过芯片驱动程式直接与终 端连接控制信号的收发和读取测试结果 测试脚本 信令综测仪 测试脚本 非信令综测仪 驱动 所有的终端控制和测试流程通过模拟的 BTS 来实现 收 / 发射频信号 芯片控制, 读取结果 10
向更快的高速序列非信令测试演进 测试设备能力 芯片组能力 非信令测试 基本射频测试 基础非信令 非信令 + 序列模式 Sequencer 同步 / 序列 非信令 + 快速序列模式 高速序列 / SAMM* 高速 / 多序列 *SAMM-- 单次数据采集, 多项测试技术 11
向更快的高速序列非信令测试演进 测试设备能力 芯片组能力 非信令测试 基本射频测试 基础非信令 非信令 + 序列模式 Sequencer 同步 / 序列 非信令 + 快速序列模式 高速序列 / SAMM* 高速 / 多序列 *SAMM-- 单次数据采集, 多项测试技术 12
测试时间压缩 向更快的高速序列非信令测试演进 测试设备能力 芯片组能力 非信令测试 基本射频测试 基础非信令 非信令 + 序列模式 Sequencer 同步 / 序列 非信令 + 快速序列模式 高速序列 / SAMM* 高速 / 多序列 *SAMM-- 单次数据采集, 多项测试技术 13
序列 (Sequence) 的概念 14
加速从新产品导入到全面量产的过程 在非信令校准和综测模式中的两种应用模式 #1 在芯片厂商提供的测试程式中支持仪表的控制 : 测试仪表在芯片厂商脚本中的支持 解决方案被芯片厂商和安捷伦验证 与最新的芯片型号和芯片技术同步 #2 将芯片的控制集成到安捷伦的测试软件中 图形界面, 可编程 API 灵活数据库 校准和综测 时域分析
测试流程的优化 最小化仪表的空闲时间 更有效的利用测试仪表的方法 : 乒乓测试 (Ping Pong Test) Pipeline 多端口适配器 (MPA) 虚拟端口 (Virtual Port) 16
案例 : 乒乓测试 (Ping Pong) 同时连接 8 个双天线终端 (1 Tx/Rx, 1 Rx diversity) Boot 被测件启动 Cal 校准 Tx 发射机测试 1 2 Rx 接收机测试 RxD 第一个 TRX 模块测试流程 DUT 1 Boot Cal Tx Rx RxD Unload / Load Next Boot 辅天线测试 Cal DUT 2 Unload / Load Boot Cal Tx Rx RxD Unload / Load 17
案例 : Pipeline DUT2 DUT1 接收机测试的同时, 进行 DUT2 发射机测试 DUT1 顺序测试两个被测件 DUTs DUT1 RFI O3 Boot-DUT1 Tx-DUT1 Rx-DUT1 Boot/DUT2 Tx-DUT2 Rx-DUT2 Pipeline: 测试 DUT1 Tx, 同时测试 DUT2 Rx, 然后互换 time DUT1 RFI O3 Boot-DUT1 Tx-DUT1 Rx-DUT1 DUT2 RFIO 4 Boot/DUT2 Rx-DUT2 Tx-DUT2 Time saved 18
案例 : 多端口适配器 (MPA) DUT 1 Tx Rx DUT 2 Tx Rx DUT 3 DUT 4 Tx Tx Rx Rx 接收机测试时间 (Rx test time) > 发射机测试时间 (Tx test time) 测试效率提升明显 在 FDD 制式中, 发射机和接收机可以同时进行测试 DUT 5 DUT 6 DUT 7 DUT 8 Rx Rx Rx Rx Tx Tx Tx Tx 19
Switching 案例 : 虚拟端口 每一个被测件在测试进程中排队, 一旦有资源释放就可以开始测试, 这个过程是动态的, 达到最大程度的利用仪表 控制信号 射频信号 矢量信号分析 (Tx test) 矢量信号发生 (Rx test) RFIO 1 RFIO 2 RFIO 3 RFIO 4 资源协调与控制 20
Switching Idle Waiting Rx Testing Tx Testing 案例 : 虚拟端口 矢量信号分析 (Tx test) RFIO 1 RFIO 2 矢量信号发生 (Rx test) RFIO 3 RFIO 4 资源协调与控制 DUT 1 Boot Tx Rx DUT 2 Boot Rx Tx DUT 3 Boot Tx Rx DUT 4 Boot Tx Rx 21
Switching Idle Tx Testing Rx Testing Waiting 案例 : 虚拟端口 矢量信号分析 (Tx test) RFIO 1 RFIO 2 矢量信号发生 (Rx test) RFIO 3 RFIO 4 Coordination & Control DUT 1 Boot Tx Rx DUT 2 Boot Rx Tx DUT 3 Boot Tx Rx DUT 4 Boot Tx Rx 22
Switching Waiting Waiting Tx Testing Rx Testing 案例 : 虚拟端口 RFIO 1 矢量信号分析 (Tx test) RFIO 2 矢量信号发生 (Rx test) RFIO 3 RFIO 4 资源协调与控制 DUT 1 Boot Tx Rx DUT 2 Boot Rx Tx DUT 3 Boot Tx Rx DUT 4 Boot Tx Rx 23
一站式多制式测试 每个 TRX 连接一部智能手机, 在一个测试站完成所有制式的射频测试 (1 Tx/Rx &1 Rx for cellular, 1 Tx/Rx for WiCON, 1 Rx for GNSS) Boot Boot up Cal Cellular Cal WiCON Cal Tx Cal WiCON Tx 1 Tx Cellular Tx Rx Cellular Rx Rx WiCON Rx Rx GNSS Rx TRX1 RxD Cellular Rx Diversity DUT 1 Boot Cellular WiCON GNSS Cal Tx Rx RxD Cal Tx Rx Rx Boot Cal Next 24
测试仪表支持多种无线技术 Cellular LTE-Advanced, LTE FDD/TDD HSPA+, W-CDMA 1xEV-DO, cdma2000 GSM/EDGE/EDGE Evo TD-SCDMA WiMAX PHS Wireless connectivity 802.11a/b/g/n/ac Bluetooth 1.0 to 4.1 GNSS: GPS, Galileo, GLONASS, Beidou, SBAS, QZSS Digital video ZigBee 25
演示 #1 ( 多被测件并行测试 ) 具有 4 套 TRX 模块的 EXM 一站同步测试四部手机 每个被测件连接 TRX 模块的 RFIO1 被测件通过 USB 连接供电和连接自动化测试程式 26
演示 #1 ( 多被测件并行测试 ) 具有 4 套 TRX 模块的 EXM 一站同步测试四部手机 Test Automation Platform GSM 综测 WCDMA 综测 Power 27
演示 #1 ( 多被测件并行测试 ) 具有 4 套 TRX 模块的 EXM 一站同步测试四部手机 Test Log Window Power 测试结果导出供参考 28
提高生产测试效率的技术手段 小结 重要手段 芯片控制 (Chipset control) 序列 (Sequencing) 提高生产测试效率的技术手段 快速序列非信令测试 (Fast sequenced non-signaling) 测试流程优化一站多制式测试 (Single insertion testing) 29
日程 市场动态, 测试挑战提高生产测试效率的技术手段 快速序列非信令测试 (Fast sequenced non-signaling) 测试流程优化一站多制式测试 (Single insertion testing) 新技术挑战 总结 LTE-A 载波聚合 (Carrier Aggregation-CA) 802.11ac WLAN 灵活, 可扩展, 面向未来 : EXM E6640A 无线综测仪 30
为什么要使用 LTE-A 载波聚合更多的数据更快的速度! 移动视频是最快的增长点 一个视频流 = 500,000 个短信的数据量 移动数据流量激增 信息来源 : LTE World Summit 2011 以及 Portio research 31
为什么要使用 LTE-A 载波聚合 移动运营商希望提高移动网速度, 增强用户满意度 问题 #1 OFDM (LTE) 系统的最大速率是在大于 10 MHz 带宽的时候实现的 如果要达到下行 150 Mbps 的速率, 就需要 20 MHz 的带宽 问题 #2 但绝大多数运营商没有连续的 20MHz 带宽资源! 不过很多运营商在不同频率上有带宽资源 解决方法 : LTE Advanced 载波聚合 32
LTE-A 载波聚合的种类 频段内载波聚合 : 多个子载波 (CCs) 占用同一 3GPP 定义的单 LTE 频段中 这些信道可以是连续 ( 相邻 ) 信道, 也可以是非连续信道 部分芯片组使用单接收机方式支持上述特性 33
LTE-A 载波聚合的种类 频段间载波聚合 : 子载波 (CCs) 在不同的频段 此类聚合可以利用不同频段中的离散频谱资源 实现成本高, 需要使用两个或更多接收机来实现 目前相对普遍的载波聚合实现方式例如 : 美国 700 MHz + 1900 MHz 34
LTE-A 载波聚合 - 测试策略 载波聚合的测试策略由以下几个要点决定 芯片组的能力 测试仪表能力 终端厂商测试规划 串行载波聚合测试 顺序测试被测件每个子载波 ( 发射机 / 接收机 ) 并行载波聚合测试 同时测试被测件各个子载波 ( 发射机 / 接收机 ) 35
串行载波聚合测试 ( 频段内 ) 优势 : 实施简单 无需额外的被测件控制 可使用相对配置简单的测试仪表 劣势 : 收发信机路径增加一条, 测试时间都将随之增加一倍 如果被测件使用单端 BER 进行接收机, 所需时间较长 注释 : 新的接收机测试技术可以让串行载波聚合非常具有竞争力 36
并行载波聚合测试 ( 频段间 ) 优势 : 测试频段间载波聚合器件多台收发信机的耗时与单台收发信机测试时间相同 劣势 : 测试复杂性和成本将大幅增加 需要增加一套测试仪表来同时并行测试增加的发射机 / 接收机 37
串行 LTE-A 载波聚合测试 ( 频段间 ) 下行测试 运用一个 TRX 模块的多个 RF 接口即可实现支持串行 LTE-A 载波聚合测试 以测试双天线的两个子载波手机为例, 可同时连接两部手机进行乒乓测试 内部切换电路大大减少了外置连接的复杂度 38
并行 LTE-A ( 频段间 ) 载波聚合测试 采用具有两个 TRX 模块配置的 EXM, 同时并行测试两个具有双天线的被测件 第一个被测件的两个子载波通过 TRX1 和 TRX2 同时测试 随后测试仪表通过内部转化电路 将射频通路切换到第二个被测件 这时候第二个被测件的两个子 载波是同时测量的 39
本章小结 LTE-A 载波聚合可以整合分散的频谱资源 运营商通过此技术提高网络传输的吞吐量, 优化 OFDM 系统 对终端制造商而言, 载波聚合在一定程度上增加了测试的复杂度 近期, 下行载波聚合是比较广泛的应用, 根据产线的需求, 可以采用串行或者并行的方案 各种提高测试效率的手段可以灵活地应用于 LTE-A 载波聚合的测试中 40
日程 市场动态, 测试挑战提高生产测试效率的技术手段 快速序列非信令测试 (Fast sequenced non-signaling) 测试流程优化一站多制式测试 (Single insertion testing) 新技术挑战 总结 LTE-A 载波聚合 (Carrier Aggregation-CA) 802.11ac WLAN 灵活, 可扩展, 面向未来 : EXM E6640A 无线综测仪 41
为什么需要 IEEE 802.11ac? 终端用户对无线接入数据量的需求 - 智能终端的普及 - 高清媒体的传输 利于现有的 5 GHz 技术 - 后向兼容 - 平滑过渡 42
什么是 IEEE 802.11ac? 高速的 WLAN 制式 也被称为 WLAN VHT-Very High Throughput, >1Gbps - 技术最高可达 6Gbps 后向兼容 802.11a/b/g/n 43
802.11ac 的测试挑战 更宽的带宽 - 80MHz - 160MHz ( 可选 ) - 80+80 non-contiguous ( 可选 ) 更高阶的调制模式 - 256QAM 扩展的 MIMO 模式 - 更多的天线和数据流 : 最多 8 个 - 下行多用户 MIMO : 最多 4 个用户 44
802.11ac 的测试挑战 测试项目类似, 但需要更高的指标 测试重点是更大的带宽, 更高的数据传输速度 - 信道功率 - 频谱模板 - 接收机灵敏度 - EVM/ 调制精确度 MIMO 测试 45
802.11ac 的测试挑战 WLAN 的生产测试大多数是运用非信令的测试模式 使用发射机和接收机的测试模式进行目标测试件的测试 芯片组支持基于序列的测试 46
802.11ac 的测试挑战 挑战 : 更大的带宽 - 80MHz - 80+80 non-contiguous (optional) - 160MHz (optional) 解决方案 : 支持连续 160 MHz 测试带宽的仪表 47
802.11ac 的测试挑战 挑战 : 新的更高阶的调制方案 - 256QAM 解决方案 : 优秀的 EVM 指标 (-42 db) 48
802.11ac 的测试挑战 挑战 : 扩展的 MIMO 模式更多的天线 : 最多 8 个多用户 MIMO: 最多 4 个 解决方案 : True MIMO 多套频谱仪和信号源组合同步测量所有 MIMO 信号 Switched MIMO 一套频谱仪和信号源组合顺序测量多个 MIMO 信号 49
WLAN MIMO 测试 True MIMO 测试 测试仪表的 4 个 TRX 模块同时测试被测件的四个天线 提供全套的 MIMO 阵列信息和分析 测试速度快, 多信道并行测试 50
WLAN MIMO 测试 Switched MIMO 共享一套频谱仪和信号源组合, 快速切口, 顺序测量多个 MIMO 信号 - 仪表内置快速切换电路 - 对每个信道 ( 天线 ) 保持独立的测量 - 软件重组 MIMO 信号 ( 类似 True MIMO 测试 ) EXM E6640A RFI 03 RFI 03 RFI 04 Internal switch Measurements Ant1 Ant 2 Ant3 RFI 04
演示 #2 使用 EXM 测量 WLAN 802.11ac True MIMO 52
WLAN 802.11ac True MIMO 测试 第一步 : 开机后, 四套应用分别启动, 用来控制 TRX 1 TRX2 TRX3 和 TRX4 注释 : 此应用软件界面为 V9077B. 53
WLAN 802.11ac True MIMO 测试 第二步 : 配置信号源发射 160MHz 带宽的 802.11ac 信号 配置 ARB 文件, 下载到每一个 TRX 中 54
WLAN 802.11ac True MIMO 测试 第二步 : 配置信号源发射 160MHz 带宽的 802.11ac 信号 四个信号源开始播放波形文件 55
WLAN 802.11ac True MIMO 测试 第三步 : 选择 MIMO 的类型 每一个应用的 MIMO 类型我们都选择为 4x4 MIMO 第一个 TRX 在这里扮演 Master 的脚色 其余三个 TRX 为 Slave 56
WLAN 802.11ac True MIMO 测试 第四步 : 设置信号分析仪 第一个 TRX 为 Master 分析仪, 其余三个 TRX 为 Slave 各个 TRX 的信号分析通过 IP 地址连接 57
WLAN 802.11ac True MIMO 测试 第五步 :MIMO 调制信号分析 58
本章小结 802.11ac 宗旨就是要提供更大的带宽和更高的数据传输速度, 工作的频率范围是 5GHz 在生产测试中, 测试仪表需要恩能够购支持大带宽的测量, 以及满足 EVM 指标要求 MIMO 的测试两种基本方式是研发中使用的 True MIMO 和适合产线使用的 Switched MIMO. 59
日程 市场动态, 测试挑战提高生产测试效率的技术手段 快速序列非信令测试 (Fast sequenced non-signaling) 测试流程优化一站多制式测试 (Single insertion testing) 新技术挑战 总结 LTE-A 载波聚合 (Carrier Aggregation-CA) 802.11ac WLAN 灵活, 可扩展, 面向未来 : EXM E6640A 无线综测仪 60
E6640A EXM 无线综测试 从容应对当前挑战, 轻松满足未来需求 帮助您快速启动试生产, 优化全面量产过程 61
从容应对当前挑战, 轻松满足未来需求助您快速启动试生产, 优化全面量产过程 g 强大的可扩展性和接口密度 多 TRX, 多射频接口, 基予模块的综测仪 6 GHz, 160 MHz 带宽 最全面的蜂窝和无线技术的支持 LTE-Advanced 802.11ac WLAN MIMO & 更多 最高的产线吞吐量和直通率 快速, 精准的多被测件并行测试 与最新的蜂窝和 WLAN 芯片组保持同步 62
强大的可扩展性和接口密度优化多终端测试灵活支持产线扩展 单机最多支持 4 个 TRX 模块 每个 TRX 模块都是 VSA/VSG 组合 整合射频接口的设计 每个 TRX 上具有 4 个射频接口 坚固耐用的 N-Type 连接接口, 适 合产线环境 每一个 TRX 都可以升级 频率升级 380 MHz 到 3.8 GHz 380 MHz 到 6 GHz WLAN, BT, GNSS 频段 带宽升级 : 40/80/160 MHz 增加 TRX EXM 的 TRX 模块 在现有的 EXM 中增加 TRX 单独订购 TRX
最全面的蜂窝和无线技术的支持 Superior Software Applications Science: Reduce engineering test development time 信号生成 快速测量 控制, 校准, 综测 Signal Studio Sequence Analyzer Chipset Software 802.11ac MIMO LTE 2G, 3G, LTE & WLAN 64
更多信息 安捷伦 EXM E6640A 无线综测仪表产品主页 www.agilent.com/find/exm www.youtube.com 关键字 :E6640A 或者 EXM LTE-Advanced 应用及产品信息 www.agilent.com/find/lteadvanced WLAN 802.11 相关应用及产品信息 www.agilent.com/find/wlan Signal Studio 应用及产品信息 www.agilent.com/find/signalstudio 如有更多问题, 请联系您的安捷伦销售和技术支持人员 65