应对 Wi-Fi / 5G CPE 测试挑战
应用指南
如何应对 Wi-Fi/5G CPE 测试挑战？
固定无线接入 (FWA) 为快速部署宽带网络提供了一个有效途径。与安装光纤线路相比，通过无线方式进行固定位置通信不仅可以节省成本和时间，还可以提供大容量的宽带接入。在4G时代，长期演进 (LTE) 和全球互通微波接入 (WiMax)是部署 FWA 所采用的关键 技术，但是与光纤到户 (FTTH) 相比，它们的传输速度和数据吞吐量还不够高。5G网络要求使用更大的频谱带宽以及大规模多路输入/多路输出 (MIMO) 和其他技术来显著扩大容量。5G技术的推出为固定无线宽带市场带来了新的机遇。随着运营商不断推广5G网络，5G 固定无线宽带业务有望在未来几年加速进入商用。
在 5G FWA 系统中，客户端设备 (CPE) 充当 5G网络与 Wi-Fi 局域网之间的网关。它发挥 5G网络用户终端的作用，由运营商负责进行身份验证和控制。在连接 5G网络的链路上，CPE 从基站接收 5G 信号，然后将 5G信号中的数据重新打包为 Wi-Fi 信号，反之亦然。在连接 Wi-Fi 基站的链路上，CPE 充当 Wi-Fi 接入点 (AP)，由用户负责管理并可由 Wi-Fi 设备接入。最终用户的 Wi-Fi 器件可以通过 CPE 接入的 5G网络连接到 互联网。
在移动网络运营商向消费者推出 5G网络宽带业务的同时，芯片和设备制造商也在 FWA 中发挥了积极的作用。他们提供不同类型的 CPE，包括室内和室外 CPE，覆盖 6 GHz 以下和毫米波 (mmWave)频段或 5G 新空口 (NR) 频率范围 1 (FR1) 和频率范围 2 (FR2)。
5G NR信号既可以是 FR1信号，也可以是 FR2信号。每个频段都有其独特的优势，但也带来了不同的测试挑战，需要采用不同的测试解决方案和配置来分别测试。本文重点介绍了 5G FR1 CPE 的设计和验证测试 (DVT) 以及制造测试。5G NR FR1 在高数据吞吐量和覆盖范围之间实现了良好的平衡。尽管 5G NR FR2 部署会在将来大幅增加，但大多数 5G 商用网络也会使用较低的频率。商用 Wi-Fi 6 CPE 即将出现巨大增长。Wi-Fi 6E 设备即将问世。这些器件在 6 GHz 频段中运行，美国为它们授予 1200 MHz 的宽大免许可带宽，使 Wi-Fi 能够继续为需要大量带宽的应用带来良好体验，同时加快与 5G网络的连接。对于 5G网络，3GPP 第 16 版不仅支持 Wi-Fi 和 LTE LAA 当前广泛使用的全球 5 GHz 免许可频段，还打开了进入 6 GHz 频段的大门。
5G CPE 射频测试要求
CPE 无线链路可以根据其内部数据处理和传输能力分为两个信道：免许可频段上的 Wi-Fi 信道充当AP，5G NR 信道充当用户设备 (UE)。工程师需要对 Wi-Fi AP 和 5G UE 以及两个无线标准之间的干扰和共存进行测试。测试配置如图 2 所示。
Wi-Fi AP 测试要求
为了满足消费者对数据吞吐量和性能的预期要求，Wi-Fi 技术已经在速度、时延和可靠性方面做出了升级。Wi-Fi 6/6E 是最新一代标准，使用 2.4 GHz、5 GHz 频段以及 6 GHz 频段中新授权的1.2 GHz 频谱运行。同时，电气和电子工程师协会 (IEEE) 802.11 工作组已经开始研究新一代 WLAN 标准――IEEE 802.11be。该标准将支持最高 320 MHz 的带宽和最高 4096 正交幅度调制(QAM) 的调制方案。测试仪器需要支持所有 Wi-Fi 标准，覆盖所有频段，并为 802.11be 做好准备。发射机测试的射频要求包括：
- 发射功率
- 发射频谱模板
- 频谱平坦度
- 发射中心频率和符号时钟频率误差
- 调制精度 (EVM)
接收机测试的射频要求包括：
- 接收机最小输入灵敏度
- 邻道/非邻道抑制
- 接收机最大输入电平
这些测量要求涵盖 MIMO、多用户、调制和编码方案 (MCS) 等各种不同测试场景。
5G UE 测试要求
FR1 测量甚至还要求针对各种配置条件（包括可变子载波间隔和带宽、帧结构、MCS 和 MIMO）提供多频段覆盖范围以及对物理层的扩展验证。发射机的关键测试要求包括：
- 发射功率
- 输出功率动态、发射开/关模板
- 发射信号质量：频率误差、误差矢量幅度 (EVM)、本地振荡器 (LO) 载波泄漏
- 射频频谱发射：占用带宽、杂散发射、邻道泄漏比 (ACLR)
接收机的关键测试要求包括：
- 参考灵敏度
- 最大输入电平
- 相邻信道选择性
5G CPE 通常同时支持 4G 和 5G 网络，因此需要对 LTE 发射机和接收机进行测试。
下载应用指南“应对 Wi-Fi/5G CPE 测试挑战”，是德科技的新型多通道收发信机 S8780A 已经为5G测试准备就绪。是德科技可以帮助制造商应对CPE 设计验证和制造过程中面临的测试和测量挑战，保持充分灵活性的同时实现更高的测试效率。