Keysight UXM 5G RF Application — программное приложение для

S8714A RF Application

Разработано для RF-тестирования

Партномер: S8714A

Упрощение RF-верификации устройств 5G NR и WLAN

Fifth-generation new radio (5G NR) является сложной технологией, как и 802.11bn, также известный как Wi-Fi 8, стандарт Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Выполнение Radio Frequency (RF) измерений требует глубокого знания протоколов, а сложность продолжает расти с каждым новым выпуском стандартов. 3rd Generation Partnership Project (3GPP) и IEEE добавляют новые тесты и тестовые конфигурации в каждом релизе, повышая сложность корректного выполнения измерений в соответствии с заданными процедурами.

Устройства должны соответствовать спецификациям несмотря на давление сроков вывода на рынок, поэтому необходимы быстрое создание тестов и оперативная проверка производительности.

Keysight S8714A RF Application (RA) предназначено для решения этих задач. Разработанное специально для RF-тестирования, приложение обеспечивает быстрое создание и выполнение основных RF-тестов и комплексную функциональность, включая RF-тесты 5G NR, включая NR-NTN, Long Term Evolution (LTE), NB-IoT over Non-Terrestrial Networks (NB-NTN), RedCap и Wireless Local Area Network (WLAN), при низкой совокупной стоимости владения.

Содержание

Сокращение времени вывода устройств 5G NR на рынок

Проверка RF-характеристик конструкции устройства является обязательной. Время, которое разработчики тратят на интерпретацию стандартов и изучение протоколов, уменьшает время, доступное для анализа и оптимизации RF-поведения конструкции. Для измерения RF-характеристик с помощью S8714A не требуется детальное знание стандартов и протоколов. RF-тестирование выполняется быстро и просто благодаря встроенным тестам 3GPP и автоматическим процедурам сигнализации.

Сократите время изучения стандартов благодаря встроенным тестам 3GPP

RF-характеристики устройств 5G NR Non-Standalone (NSA) и Standalone (SA) легко проверяются с помощью встроенных тестов 3GPP. Достаточно выбрать тест из выпадающего меню, после чего S8714A RA автоматически настраивает параметры в соответствии с 3GPP TS 38.521 и запускает измерение.

Это сокращает время разработки тестов, поскольку детальное понимание спецификации 3GPP для выполнения измерения не требуется.

Рисунок 1. Меню выбора теста

Для быстрого поиска конкретных тестов предусмотрены группы выбора: power, modulation, spectrum, receiver, Specific Absorption Rate (SAR), Maximum Throughput, Uplink Multiple Input Multiple Output (UL MIMO), UL Carrier Aggregation (UL CA), Transmit Diversity (Tx Diversity), LTE, Supplementary Uplink (SUL), Narrow Band Non-Terrestrial Network (NB-NTN) и RedCap.

Поддерживаются in-band тесты передатчика и приёмника для frequency range 1 и 2 (FR1 и FR2), NSA, SA, 2UL CA, UL MIMO, Tx diversity, LTE, SUL, NB-NTN, NR-NTN и RedCap. Таблицы 1-13 содержат поддерживаемые встроенные тесты на основе 3GPP TS 36.521-1 (LTE), 38.521-1 (5G NR SA), 38.521-3 (5G NR NSA), 36.521-4 (Satellite Access), 38.521-5 (NR-NTN) и 38.521-1 (RedCap).

Список встроенных тестов 3GPP

Таблица 1. Встроенные тесты 3GPP LTE

Таблица 2. Встроенные тесты LTE 2UL CA

Таблица 3. Встроенные тесты 3GPP 5G NR FR1 SA

Таблица 4. Встроенные тесты 3GPP 5G NR FR1 SA 2UL CA

Таблица 5. Встроенные тесты 3GPP 5G NR SUL

Таблица 6. Встроенные тесты 3GPP 5G NR FR1 SA UL MIMO

Таблица 7. Встроенные тесты 3GPP 5G NR FR1 SA Tx diversity

Таблица 8. Встроенные тесты 3GPP 5G NR SA RedCap

Таблица 9. Встроенные тесты 3GPP NR FR2 SA

Таблица 10. Встроенные тесты 3GPP 5G NR FR1 NSA

Таблица 11. Встроенные тесты NB-NTN

Таблица 12. Встроенные тесты NR-NTN

Снижение стоимости владения RF-тестированием

Стоимость RF-тестирования сейчас важна как никогда: большое количество диапазонов, полос пропускания и типов модуляции создаёт огромное число тестовых конфигураций для верификации. S8714A RA помогает снизить стоимость владения благодаря специализированным функциональным лицензиям и подпискам поддержки, ориентированным на RF-тестирование.

Можно приобрести только те возможности, которые необходимы сейчас, а затем расширять функциональность по мере необходимости с помощью отдельных лицензий S8714A RA, например для RF-возможностей 3GPP Release 18 (R18). Software subscriptions предоставляют обновления функций и техническую поддержку в течение заданного срока для каждой лицензии. При первоначальной покупке любого ПО требуется support subscription. После окончания начального срока для продолжения получения обновлений RF-тестирования требуется продлевать только support subscription для S8714A RF Application.

Подписки поддержки core software необходимо продлевать для использования с другими решениями Network Emulation Solution (NES), например S8711A Test Application (TA).

Эффективное тестирование RF-характеристик

Давление сроков вывода на рынок неизбежно при проектировании устройств. S8714A RA помогает эффективно разрабатывать конструкции благодаря интуитивному GUI, возможности изменять параметры при активном соединении, одновременному отображению результатов нескольких измерений, поддержке нескольких аппаратных платформ и простой автоматизации. Можно характеризовать 5G NR и смежные технологии, включая LTE и WLAN.

Изменяйте параметры, необходимые для RF-тестирования

Количество тестовых условий для проверки RF-характеристик практически не ограничено. S8714A RA экономит время, позволяя изменять при активном соединении такие ключевые параметры, как channel, band и bandwidth. Несколько параметров можно изменить одновременно, настроив и выполнив blind handover. Необходимые процедуры, включая paging, Expected Input Power (EIP), Subscriber Identity Module (SIM) authentication и состояние соты, обрабатываются автоматически в фоновом режиме без вмешательства пользователя.

Желаемый канал можно указать как low, medium или high для автоматического выбора Absolute RF Channel Number (ARFCN) в соответствии со спецификациями 3GPP. Для тестирования за пределами спецификаций 3GPP можно вручную ввести frequency или ARFCN.

Просматривайте результаты нескольких измерений

RF-верификация устройств 5G NR ускоряется благодаря одновременному отображению результатов нескольких измерений. Набор отображаемых измерений настраивается на главном экране.

Рисунок 2. Пример результатов измерений LTE

Рисунок 3. Пример результатов измерений 5G NR

Выберите оптимальную платформу UXM Wireless Test Platform

Keysight предлагает оптимальные аппаратные конфигурации для сценариев 5G NR вплоть до 3GPP Release 18 (R18) и для Wi-Fi вплоть до IEEE 802.11be. Можно выбрать платформу под текущие требования и добавить дополнительные возможности в будущем.

Keysight E7515W Wireless Connectivity Test Platform имеет оптимальный набор ресурсов для тестирования Wi-Fi, а также 5G NR NSA и SA с сигнализацией в одном приборе. Особенно полезная для устройств Customer-Premises Equipment (CPE), E7515W вместе с S8714A RA является оптимальным решением для RF-тестирования с Wi-Fi, включая Coexistence Tests.

Keysight E7515P является наиболее производительной платформой семейства UXM и содержит максимальный объём ресурсов для тестирования всех corner cases, диапазонов и конфигураций каналов LTE, 5G NR и Wi-Fi с эмуляцией сети.

S8714A RA также поддерживает платформу E7515R для RedCap. Это удобно для тестирования только RedCap: требуются всего две лицензии - core signaling RedCap и RF Application.

Рисунок 4. UXM wireless test platform

Дополнительная информация о платформах UXM Wireless:

Тестирование 5G NR и смежных технологий

S8714A RA обеспечивает RF-тестирование не только устройств 5G NR. Можно проверять RF-характеристики устройств для 5G NR NSA и SA, LTE, NB-NTN и стандартов IEEE 802.11 (WLAN). SAR performance оценивается совместно с ключевыми сторонними решениями. Поддерживается проверка характеристик в диапазонах, определённых стандартами 3GPP и IEEE: 5G NR-U (unlicensed) и Wi-Fi 6E до 7,125 ГГц, а также 5G NR FR2. Все эти технологии и условия тестируются одним приложением на одной тестовой платформе.

Тестирование точек доступа и станций 802.11 (WLAN)

S8714A RA оптимально подходит для тестирования многотехнологичных устройств, например CPE. Благодаря гибкому RFIO на платформе UXM достаточно одного подключения, чтобы тестировать RF-характеристики 5G NR и Wi-Fi. Тестирование RF-характеристик новейших Wi-Fi 7 Access Point (AP) и client/station (STA) с сигнализацией максимально приближает поведение устройства к реальному. Помимо тестов передатчика и приёмника, связанных с power, modulation, bandwidth и BER, RA поддерживает также Range Vs Rate и Throughput tests. В настоящее время поддерживаются стандарты 802.11a/b/g/n/ac/ax/be.

Рисунок 5. Пример результатов измерений Wi-Fi 7 AP

Рисунок 6. Пример измерения RF-чувствительности Wi-Fi

Быстрая разработка автоматизированных тестов

Автоматизация необходима на нескольких этапах разработки, включая regression и design verification testing. Тесты можно быстро создавать с помощью простых Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI) приложения S8714A RA.

Альтернативный вариант - Keysight S8702A RF Automation Toolset (RFA), позволяющий быстро автоматизировать RF-тесты. Поддерживаются test cases 3GPP 5G NR SA, включая UL MIMO, 2UL CA и Tx diversity, test cases 3GPP 5G NR NSA и test cases IEEE 802.11.

Рисунок 7. Пример результатов Wi-Fi 7 RFA

Дополнительная информация об автоматизации с RFA:

Проверка производительности по всему workflow

Решения, которые можно повторно использовать на нескольких этапах workflow, востребованы, поскольку оптимизируют стоимость тестового оборудования. Ручное и автоматизированное тестирование быстро и просто разворачивается на этапах modem and RF bring-up, device integration, performance optimization и device repair с помощью ориентированного на RF пользовательского интерфейса S8714A RA.

Характеризация RF-поведения модема в различных условиях

Модемы формируют основу сигнализации и RF-характеристик беспроводных устройств. При первоначальном запуске аппаратной части модема необходимо тестировать RF-характеристики при изменении frequency, power и bandwidth во всём диапазоне. Модемы поддерживают множество комбинаций частот и полос пропускания, что позволяет использовать их в устройствах по всему миру.

Просмотр всех заявленных диапазонов и их комбинаций

Современные беспроводные устройства поддерживают множество частотных диапазонов для работы в различных регионах мира. Знание частот, поддерживаемых каждым модемом, упрощает разработку test plans. То же относится и к комбинациям диапазонов, поскольку не каждый band может использоваться совместно с любым другим.

RA предоставляет GUI- и SCPI-доступ к диапазонам и комбинациям диапазонов, сообщаемым Device Under Test (DUT). Для отображения наиболее полезной информации GUI поддерживает фильтры.

RA можно использовать для мониторинга и анализа производительности при активном соединении с асимметричными полосами и в SDL (supplementary downlink) bands, определённых стандартами 3GPP.

Рисунок 8. Просмотр заявленных диапазонов 5G NR

Рисунок 9. Фильтрация требуемых комбинаций диапазонов

Оценка поведения с CA и MIMO

CA и MIMO требуют широкого тестирования уже на этапе первоначальной характеризации модема. 3GPP определяет множество комбинаций LTE и 5G NR Component Carriers (CC). S8714A RA упрощает их проверку: параметры агрегированных сот LTE и 5G NR настраиваются на одном экране. Параметры других сот можно копировать, упрощая повторное тестирование ранее использованных условий.

S8714A RA также позволяет анализировать характеристики LTE и 5G NR с MIMO до 4x4 и с Tx diversity.

Рисунок 10. Настройка параметров нескольких агрегированных сот

Оценка пропускной способности данных с NR-DC

Рисунок 11. Соединение NR-DC и измерение

Тестирование поведения устройства после интеграции аппаратного и программного обеспечения

Аппаратная конструкция устройства требует обширного RF-тестирования. Особенно важный этап наступает после завершения аппаратного запуска и начала интеграции с программным обеспечением. Для мобильных устройств интеграция с protocol stack является ключевой вехой.

Упрощение RF-тестирования по нескольким каналам и полосам

S8714A RA выводит часто используемые параметры и функции на главный экран:

Рисунок 12. Часто используемые параметры и функции на главном экране

Анализ поведения на mmWave-частотах

FR2 добавляет новые сложности в RF-тестирование. S8714A RA упрощает первоначальную оценку RF-характеристик в FR2: можно установить соединение в FR2 band и одновременно просматривать результаты нескольких измерений. Добавление OTA software tools Keysight позволяет управлять всеми компонентами системы для дополнительных тестов, включая EIRP (Effective Isotropic Radiated Power), TRP (Total Radiated Power) и TIS (Total Isotropic Sensitivity), требуемых 3GPP.

Рисунок 13. Пример результатов RF-измерений 5G NR FR2

Разработка тестов для проверки новых и изменённых конструкций

Design verification test - ещё одна область, где RF-тестирование играет важную роль. Конструкция проверяется относительно внутренних и внешних спецификаций. Regression testing, при котором RF-характеристики существующей конструкции проверяются после новых улучшений или модификаций, требует автоматизации, поскольку тесты обычно выполняются в течение многих часов или дней.

S8714A RA является быстрым и стабильным решением для ручного и автоматизированного RF-тестирования. Можно использовать встроенные предварительно настроенные тесты 3GPP или проверять общие RF-характеристики с помощью настраиваемых измерений channel power, ACLR, SEM и EVM. Автоматизация быстро создаётся через SCPI; для конкретных 3GPP RF test cases можно использовать S8702A RFA, а для throughput tests - S8703A FKPI.

Тестирование функций RedCap с использованием E7515R UXM Platform

RedCap означает Reduced Capability 5G NR devices. 3GPP утвердила этот новый тип устройств в Release 17, чтобы упростить использование 5G с IoT-устройствами. S8714A RA позволяет тестировать устройства 5G RedCap Rel.17 и Cellular Internet of Things (CIoT).

Рисунок 14. Пример тестирования RedCap

Выполнение RF-тестов NTN

Рисунок 15. Тестирование NB-NTN

UXM можно настроить для эмуляции соты NB-NTN с задаваемыми положением спутника и DUT, после чего выполнять RF-тесты. Важная функция - настраиваемый статический GSO Doppler frequency shift в UL и DL, что позволяет тестировать UE с поддержкой как Non-Geostationary, так и Geostationary satellites.

UXM можно также настроить для выполнения NR-NTN tests. Поддерживаются каналы n254, n255 и n256. После включения NR-NTN в UXM становятся доступны для настройки параметры, связанные со спутником.

Рисунок 16. Тестирование NR-NTN

UL- и DL-signaling можно проверять с помощью функции message decode приложения S8714A RA.

Рисунок 17. Функция декодирования сообщений

RF-, функциональное и throughput-тестирование WLAN

RF-поведение характеризуется с помощью WLAN measurements. Многие устройства 5G NR также поддерживают WLAN. WLAN использует более широкую полосу и более высокие порядки модуляции, чем 5G NR, поэтому проверка RF-характеристик особенно важна.

S8714A RA предоставляет RF-измерения WLAN на основе стандартов IEEE. Можно характеризовать в реальном времени поведение Access Point (AP) или client/station (STA), изменяя link parameters и одновременно наблюдая результаты нескольких измерений. UXM является единственной тестовой платформой, поддерживающей RF-верификацию WLAN и 5G NR SA/NSA с сигнализацией в одном приборе.

Рисунок 18. Пример результатов измерений WLAN AP

Рисунок 19. Пример результатов измерений WLAN STA

Рисунок 20. Пример тестирования 802.11be с полосой 320 МГц и MIMO 4x4

Для WLAN доступен новый Non-Signaling mode. Последний релиз поддерживает 802.11bn (Wi-Fi 8). Этот режим обеспечивает генерацию и анализ WLAN-сигнала для тестирования WLAN DUT без сигнализации и полезен при характеризации чипсета ещё до появления software stack верхних уровней.

Рисунок 21. Пример тестирования WLAN 802.11bn в Non-Signaling mode

Тестирование Voice over Wi-Fi

Рисунок 22. Пример тестирования VoWi-Fi

Тестирование сосуществования WLAN - Cellular (5G NR и LTE)

Рисунок 23. Пример тестирования сосуществования WLAN - 5G

S8714A RA позволяет выполнять WLAN-Cellular coexistence tests. RA может одновременно эмулировать WLAN и 5G NR/LTE, обеспечивая сценарии coexistence.

UXM выступает в роли AP, взаимодействующего с DUT по Wi-Fi, и одновременно может создавать cellular interference, чтобы оценивать изменение характеристик Wi-Fi. Аналогично, если DUT является AP, UXM выступает как STA. Такой сценарий особенно полезен для тестирования CPE: UXM имитирует cellular signal для CPE/FWA устройства, перекрывающий Wi-Fi signal, и одновременно работает как Wi-Fi client, принимая Wi-Fi signal от FWA device.

Список встроенных тестов IEEE 802.11

RF-тесты для различных стандартов WLAN встроены в приложение для быстрого и простого тестирования.

Таблица 13. Список тестов IEEE 802.11

Функциональные тесты и тесты производительности

RF-тестирование двух устройств одновременно с одним UXM 5G

При тестировании двух устройств на одной платформе UXM 5G можно увеличить используемую ёмкость, сократить время и занимаемое пространство и уменьшить энергопотребление. Поддерживается проверка RF-характеристик LTE, 5G NR SA и 5G NR NSA и автоматизация тестирования с использованием двух экземпляров S8702A RF Automation Toolset (RFA).

Рисунок 24. Конфигурация тестирования двух устройств

Требуется только один комплект лицензий core signaling и UL RF measurement.

Оптимизация Throughput, Video и SAR Performance устройства

После интеграции protocol stack и аппаратной части с firmware и software начинается оптимизация дополнительных характеристик устройства, например throughput. Internet Protocol (IP) data throughput является показателем производительности устройства в реальном времени при загрузке видео или отправке фотографий. Измерение и сравнение throughput устройства с теоретическим максимумом в различных условиях и во времени предоставляет данные для оптимизации характеристик в реальных сценариях.

В S8714A RA можно выбрать NR Maximum Throughput, после чего параметры 5G NR автоматически настраиваются для максимальной пропускной способности. Затем измеряются downlink (DL) и UL IP throughput для сравнения с теоретической производительностью.

Рисунок 25. Пример графика throughput для 5G NR SA

Установление голосовых и видеосоединений

Голосовые и видеовызовы являются типичными сценариями использования беспроводного устройства. Для кодирования и декодирования голоса в данные используются различные алгоритмы codec. S8714A RA использует встроенный IMS server и client с выбираемыми codecs для эмуляции голосовых и видеовызовов с устройством.

Настройка параметров SAR testing

Анализ SAR performance устройства является ещё одной частью оптимизации. Условия SAR testing определяются регулирующими организациями каждой страны или региона. S8714A RA упрощает настройку SAR с помощью готовых вариантов для условий конкретного региона. Также предусмотрен предварительно настроенный вариант тестирования SAR performance при максимальном throughput.

Таблица 14. Встроенные варианты SAR-тестирования S8714A RA

Тестирование IMS Calls

Встроенный server UXM может работать как IMS server. Такая конфигурация используется для функционального тестирования Emergency Call с SIM или без SIM, MO/MT SMS, Audio или Video call и Voice over Wi-Fi (VoWi-Fi).

Поиск неисправностей и ремонт беспроводных устройств

Ремонт беспроводных устройств является важной частью workflow. S8714A RA помогает устранять проблемы RF, throughput, audio, video и SMS. Автоматизация важна для проверки характеристик устройства после ремонта. RFA и FKPI предоставляют быструю и простую автоматизацию RF- и throughput-тестирования с RA.

Решения Keysight охватывают workflow устройства

S8714A RA оптимизировано по скорости и предназначено для RF-тестирования с интеллектуальной сигнализацией и эффективным пользовательским интерфейсом. Это ключевое решение для сокращения времени вывода беспроводных устройств на рынок при RF-верификации.

Работая на UXM wireless test platform, первой в своём классе платформе этого типа, S8714A RA является важной частью портфеля Keysight для тестирования устройств.

Рисунок 26. Решения Network Emulation

Дополнительная информация