Trois nouveaux défis 5G que vous pouvez déjà relever aujourd'hui

5G


Par Nick Ben, Ingénieur Marketing Produit - Keysight Technologies, Inc


L'innovation technologique modifie la manière dont la société interagit avec le monde qui l'entoure et la vitesse à laquelle elle s'accomplit.

Il n'y a pas si longtemps, une lettre manuscrite prenait des semaines pour pour arriver à tante Abby. Ensuite, le courrier électronique est arrivé et a fondamentalement changé notre façon de communiquer, en permettant aux messages d'être livrés en quelques secondes plutôt qu'en quelques jours ou semaines.
L'innovation dans les moteurs mécaniques a permis à l'industrie automobile de s'imposer, en remplaçant les voitures hippomobiles et en aidant les personnes et les marchandises à se rendre d'un point A à un point B en une fraction du temps qu'il fallait autrefois.

Bien que la 5G New Radio (NR) soit en partie née de la demande des consommateurs, elle est principalement attribuée aux innovateurs qui repoussent les limites de la technologie et de la vitesse. Les consommateurs ont un besoin croissant et insatiable de bande passante et de vitesse, mais une grande partie de ce besoin est stimulée par l'innovation technologique.

Aussi prometteuse que puisse paraître, la mise en œuvre de la technologie 5G NR comporte ses propres défis.


5G Nouvelle Radio


La demande des consommateurs pour plus de bande passante, des vitesses de transfert de données plus élevées et une meilleure connectivité pousse les ingénieurs à innover au-delà des technologies cellulaires, en utilisant la 5G NR pour répondre à ces demandes avec un réseau de communication fiable. Avec la 5G NR, vous devrez utiliser les technologies nouvelles et existantes pour atteindre des débits de données extrêmes tout en introduisant simultanément de nouveaux défis de tests : des tests à des fréquences d'ondes millimétriques, une large bande passante des canaux et des configurations multi-antennes complexes.

Les appareils mobiles et les stations de base 5G NR implémenteront des conceptions d'ondes inférieures à 6 GHz et millimétriques (mmWave) qui nécessitent l'optimisation et la validation des performances du faisceau 3D avec de nouvelles configurations de test OTA (Over-the-Air) plus complexes avec des largeurs de bande de canaux et des exigences de test MIMO multicanaux. Cette complexité augmente le nombre d'instruments nécessaires et les incertitudes de mesure dans les systèmes OTA mmWave, ce qui rend plus difficile la réalisation de mesures précises et reproductibles.

Voyons les choses en face, même avec l'incertitude d'une nouvelle norme radio 5G en évolution, la 5G a des applications intéressantes dans une variété d'industries.

Pour l'automobile, le temps de réponse des véhicules autonomes en cas d'urgence est beaucoup plus rapide que le temps de réponse humain.  Dans le domaine du divertissement et de la diffusion multimédia en continu sur les téléphones mobiles et les PC, la durée moyenne de téléchargement d'un film peut passer de 7 minutes à 6 secondes.   Enfin, dans le domaine de l'IdO, la 5G promet d'accroître la sécurité et la santé en permettant aux appareils IoT de bénéficier des vitesses de transfert de données élevées dans la maison intelligente.
Cependant, pour y arriver, vous devrez d'abord franchir 3 obstacles difficiles lors des tests 5G.


Les 3 Défis clés



  1. Complexité de la configuration du système de test
    Les tests 5G nécessiteront généralement des configurations de tests plus complexes pour caractériser les nouvelles conceptions cellulaires. Les premières applications 5G fonctionneront à des fréquences inférieures à 6 GHz et à des fréquences d'ondes mmWave comprises entre 28 GHz et 39 GHz. La 5G nécessitera également des largeurs de bande de modulation plus élevées (jusqu'à 2 GHz) pour prendre en charge les débits de données de pointe. Etant donné que les applications 5G fonctionnent à des fréquences d'ondes mmWave, les configurations effectuées précédemment ont été remplacés par des configurations de test en direct avec des antennes réseau à commande de phase. Ces antennes se connectent directement à votre circuit intégré RF (RFIC). Ils offrent un gain élevé et des capacités de direction du faisceau qui permettent une plus grande fiabilité aux fréquences d'ondes mmWave.
  2. Augmentation de la perte de trajectoire du système
    Puisque le signal désiré se propage maintenant dans l'air au lieu d'un câble physique, il y a une certaine perte de chemin du système. L'affaiblissement sur le trajet du système est élevé et le rapport signal/bruit (SNR) est faible. Un faible rapport signal-bruit provoque des mesures de l'émetteur avec une faible amplitude du vecteur d'erreur (EVM) et un rapport de puissance du canal adjacent (ACPR). Cela signifie que les mesures ne montrent pas les performances réelles d'un appareil et réduisent simultanément la sensibilité du récepteur. Dans le monde actuel de l'OTA, le concept de test d'antenne rayonnée est bien connu. Cependant, avec le passage de la 4G à la 5G, les tests OTA impliqueront également des tests de performances paramétriques et fonctionnels RF à des fréquences d'ondes millimétriques. Ces tests vont des essais EVM et ACLR (adjacent channel leakage ratio) aux tests de modem et de débit de données.
  3. Cycles longs de développement de produits
    Enfin, la norme 5G NR présente un autre grand défi en matière de tests, à savoir le nombre croissant de tests à effectuer, ce qui peut allonger les cycles de développement des produits. Cela s'explique en partie par le fait qu'il est parfois difficile de passer des tests à deux canaux brouilleurs à des tests MIMO et de formation de faisceaux sur deux canaux.  Les ingénieurs doivent également garder à l'esprit qu'avec la nouvelle norme, il y a plus d'éléments et de scénarios de test qui doivent être validés.
  4. De plus, il est fastidieux d’attendre un fournisseur pour obtenir les derniers signaux conformes à la norme 5G NR pour votre application pour une norme en évolution. Ces défis ne sont pas seulement une source de tracas, mais vous éloignent du temps de développement des produits de base qui peut vous ralentir dans la course à la 5G.

La solution


Il est connu que la 5G NR nécessite une largeur de bande de modulation plus large (2 GHz) et fonctionne aux fréquences mmWave. Par exemple, pour tester un récepteur, un générateur de signal fiable qui répond à ces qualifications minimales est nécessaire. Pour la variété de tests 5G requis, avoir plusieurs instruments n'est pas la meilleure solution. Un instrument qui effectue tous vos tests dans une seule boîte réduira non seulement la durée de configuration de vos tests, mais contribue également à répondre plus rapidement aux normes 5G 3GPP.

Bien que le fonctionnement à des fréquences d'ondes millimétriques présente des avantages, l'un des inconvénients majeurs est l'affaiblissement sur le trajet du système. La compensation de l'affaiblissement excessif du système à des fréquences d'ondes mm nécessite un générateur de signaux à puissance de sortie élevée. Un générateur de signal doit également avoir une section de sortie linéaire, moins de distorsion et un faible bruit de phase à des niveaux de puissance élevés. Ils sont essentiels pour effectuer des mesures précises à des fréquences d'ondes mmWave et s'assurer que des erreurs ne proviennent pas du générateur de signal. Pour compenser l'excès d'affaiblissement de trajet, augmentez la puissance de sortie du générateur de signaux et utilisez un analyseur de signaux très sensible pour compenser cette perte.
Le temps de développement du produit peut être ralenti par l'absence d'un générateur de signal fiable permettant de passer rapidement d'un test indépendant de canal d'interférence à un test MIMO à deux canaux et à un test de formation de faisceau, et par la nécessité de se tenir à jour de manière indépendante en créant des signaux conformes au 5G NR. Les sources de signaux avec deux canaux doubles intégrés peuvent permettre une multitude de configurations de test de conformité 3GPP. Un logiciel qui possède des signaux conformes à la norme 5G NR permet de se concentrer uniquement sur le développement de produits et non sur la création méticuleuse de nouveaux signaux conformes.

La technologie 5G NR est révolutionnaire. Cela aura un effet domino sur les autres changements technologiques, car le réseau cellulaire offre plus de bande passante, des vitesses de transfert de données plus élevées et une meilleure connectivité. Les opportunités que la 5G apportera sont illimitées et nécessiteront les bons outils pour surmonter ces défis de test :
·       La complexité de la configuration du système de test,
·       L'augmentation de l'affaiblissement sur le trajet du système, et
·       De longs cycles de développement de produits.
Les bons outils vous aideront non seulement à garder une longueur d'avance dans la course à la 5G, mais ils vous donneront également une plus grande confiance dans les performances de l'appareil - plus rapidement.

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