ホーム ソリューション 5G and 6G Technology 広帯域5Gデバイスのテストにおける5つの課題

広帯域5Gデバイスのテストにおける5つの課題

広帯域5Gデバイスを扱う設計者やテストエンジニアは、信頼性に優れた新しいチップを設計するため、費用対効果が高く、正確で迅速なテストソリューションを必要としています。ここでは広帯域5G ICテストの重要な課題とソリューションについてご紹介します。

1. 波形は広帯域になり、複雑化しています。

5G New Radioには2種類の波形が含まれます。

  • ダウンリンクとアップリンクでサイクリックプレフィックスOFDM（CP-OFDM）を使用
  • 離散フーリエ変換拡散OFDM（DFT-S-OFDM）（アップリンクのみ）：この波形は、LTEのシングルキャリア周波数分割多元接続（SC-FDMA）と共通

 

5Gデバイステストに携わる研究者やエンジニアは、設計やテストベンチ間で、5Gの波形を作成、分配、および生成するという新しい課題を抱えています。エンジニアは、非常に複雑で規格に準拠した、これまで以上に広帯域幅のアップリンクとダウンリンクの信号を扱わなくてはなりません。これらには、様々なリソース割り当て、変調と符号化のセット、復調/サウンディング/位相トラッキングの情報、およびシングルキャリア構成と隣接/非隣接のキャリアアグリゲーション構成が含まれます。

 

テストベンチ間でこのような波形を生成、解析、共有し、DUTを完全に特性評価することが可能な、5G規格準拠のツールセットを選択する必要があります。

2. 計測器は広帯域かつ線形的でなくてはならず、費用対効果の高い方法で広範囲の周波数に対応する必要があります。

RFエンジニアは航空宇宙や軍事関連の業界でミリ波用の高価な専用テストシステムを使用してきましたが、これは大量市場の半導体業界にとって未開の領域です。エンジニアは、市場投入までの時間を短縮するため、より多くのテストベンチを構成できる、費用対効果の高いテスト装置を必要とします。この新しいベンチは、高線形性、広い帯域幅での狭い振幅と位相確度、低位相ノイズ、マルチバンドデバイス用の広範な周波数帯、および他のワイヤレス規格との共存をテストする機能に対応している必要があります。優れたハードウェアとともに、ソフトウェアベースのモジュール式テスト/計測ベンチがあれば、新しいテスト要件に迅速に適応できます。

 

既存の周波数帯と新しい周波数帯の両方でパフォーマンスを評価できる、広帯域テストプラットフォームに投資する必要があります。現在の規格との共存をサポートするだけでなく、時間の経過とともに進化する規格に適応させることが可能な計測器を選択することが重要です。

3. コンポーネントの特性評価と検証では、さらにテストが必要となります。

6 GHz未満やミリ波の周波数といった広帯域の信号を使用する場合、RF通信用コンポーネントの優れた性能を特性評価および検証する必要があります。エンジニアは、マルチバンドのパワーアンプ、低ノイズアンプ、デュプレクサ、ミキサ、フィルタなどの革新的な設計をテストするだけでなく、改良された新しいRF信号チェーンが4G規格と5G規格の同時運用をサポートしていることを確認しなくてはなりません。また、大幅な伝搬損失を克服するために、ミリ波5Gではビームフォーミングサブシステムとアンテナアレイが必要であり、これらには高速かつ信頼性の高いマルチポートテストソリューションが求められます。

 

ビームフォーマ、FEM、トランシーバに対応するために、テストシステムでマルチバンドとマルチチャンネルの両方の5G デバイスを処理できることを確認する必要があります。

4. Massive MIMOおよびビームフォーミングシステムのOTA（無線）テストの場合、従来の計測は空間に依存します。

5Gビームフォーミングデバイスを扱うエンジニアは、送受信経路を評価し、TXとRXの補償処理を改善するという課題に直面しています。たとえば、送信パワーアンプに圧縮が与えられると、振幅、位相シフト、および受信パスのLNAが生成しないその他の熱効果を発生させます。さらに、移相器、可変アッテネータ、ゲイン制御アンプ、および他のデバイスの許容範囲によって、チャンネル間で不均等な位相シフトが起きる可能性があり、これは予想されるビームパターンに影響を及ぼします。このような影響を計測するには、TxP、EVM、ACLR、感度などの従来の計測を空間依存で行う無線（OTA）テストの手順が必要です。

 

計画されたテスト時間を超過することなく、5Gビームフォーミングシステムをより正確に評価するためには、高速かつ高確度のモーションコントロールとRF計測を同期させるOTAテスト技術を使用する必要があります。

5. 量産テストでは、迅速かつ効率的なスケーリングが求められます。

新しい5Gアプリケーションと業界の台頭により、メーカーが1年間に製造する必要がある5Gコンポーネントおよびデバイスの飛躍的な増加が見込まれます。メーカーは、新しいデバイスの複数のRFパスとアンテナ構成を迅速に校正し、OTAソリューションを加速して信頼性と再現性を備えた製造テストの結果を得なければならないという課題に直面しています。ただし、RFICの大量生産の場合、従来のRFチャンバは製造現場のスペースを占有しすぎ、マテリアルハンドリングフローを中断し、設備投資額を増加させる可能性があります。こうした問題に取り組むため、OTA対応のICソケット（アンテナ内蔵の小型RF筐体）が市販され始めており、これらは縮小されたフォームファクタで半導体OTAテスト機能を提供しています。

 

特性評価と製造テストデータの相関を簡素化するために、ラボグレードの5G計測器を製造現場まで拡張するATEプラットフォームを選択する必要があります。

テクニカルホワイトペーパー

エンジニアのための5G半導体テストガイド

複雑な広帯域5G ICテストの役に立つ、エンジニアのための5G半導体テストガイドをぜひご覧ください。サブ6 GHzとミリ波のICテストにおいて時間、コスト、品質のトレードオフを思案されている方への必読資料です。このガイドには、カラー図解、テストの推奨手順、よくある間違いを回避するためのヒントなどが含まれています。

 

トピックの内容

  • 広帯域5GのダウンリンクおよびアップリンクOFDM波形を操作する
  • 広域の周波数範囲に対応する広帯域テストベンチを構成する
  • 5Gビームフォーミングにおける一般的な誤差の原因を回避する
  • 無線TX/RXテスト手順のテスト時間を削減する
  • ミリ波RFICの量産用RFチャンバの代替手段を選択する

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