Интеграция Signal Hound VSG25A и программного обеспечения Spike: Пример применения в тестировании 5G-устройств в диапазоне до 6 ГГц

Интеграция Signal Hound VSG25A и программного обеспечения Spike: Пример применения в тестировании устройств 5G в диапазоне до 6 ГГц

В процессе разработки терминалов 5G в диапазоне до 6 ГГц (например, смартфонов, CPE и промышленных модулей IoT) эффективное и точное создание сигналов и их анализ в реальном времени являются важными факторами для ускорения итерации продуктов. Средний производитель беспроводной связи столкнулся с проблемами в процессе тестирования устройств 5G: традиционные тестовые установки требовали отдельной работы генератора сигналов и анализатора спектра, что приводило к сложному синхронированию параметров, задержкам в обратной связи данных и низкой эффективности тестирования. Чтобы решить эти проблемы, производитель использовал векторный генератор сигналов Signal Hound VSG25A, который глубоко интегрирован с программным обеспечением Spike для анализа РЧ, образуя единый тестовый платформу для проверки характеристик устройств 5G в диапазоне до 6 ГГц. Этот пример подробно описывает, как бесперебойная интеграция VSG25A и программного обеспечения Spike оптимизирует процесс тестирования и повышает эффективность разработки.

1. Предыстория и проблемы

Производитель разрабатывал промышленный модуль IoT для 5G в диапазоне Sub-6 ГГц, поддерживающий диапазон 3,5 ГГц (N78) и 4,9 ГГц (N79), ориентированный на сценарии беспроводной связи в умных фабриках. Во время этапа тестирования в ходе разработки команда столкнулась с тремя ключевыми проблемами:

• Сложная настройка тестов и синхронизация параметров: Ранее для тестирования использовались отдельные генераторы сигналов и спектральные анализаторы от разных поставщиков. Инженерам приходилось вручную настраивать параметры сигнала (частота, тип модуляции, мощность) на генераторе сигналов и отдельно задавать параметры анализа (диапазон, ширину разрешающей полосы, режим демодуляции) на спектральном анализаторе. Это не только увеличивало сложность операций, но и легко приводило к несоответствию параметров, что вело к неточным результатам тестирования.

• Низкая эффективность реального времени обратной связи: При оптимизации чувствительности приемника и демодуляции производительности IoT-модуля инженеры должны были многократно настраивать параметры сигнала и наблюдать за результатами анализа. Дискретная настройка требовала переключения между двумя наборами программных интерфейсов, что приводило к длительному циклу обратной связи (каждая настройка параметра и проверка результата занимала около 15 минут), серьезно замедляя скорость итерации разработки.

• Сложность корреляции и отчетности данных: Тестовые данные от генератора сигналов и спектрального анализатора хранились отдельно, что требовало ручной обработки и корреляционного анализа. Это не только увеличило объем работы по обработке данных, но и легко привело к потере или ошибкам в данных, повлияв на точность тестовых отчетов и надежность оценки производительности продукта.

Производителю срочно нужна была тестовая система, которая могла бы обеспечить единый контроль генерации и анализа сигналов, реальное время настройки параметров и обратной связи, а также автоматическую интеграцию данных. После оценки были выбраны генератор векторных сигналов Signal Hound VSG25A (в паре со спектральным анализатором SA124B) и программное обеспечение Spike, которые, благодаря своим глубоким интеграционным возможностям, позволили создать эффективную 5G-тестовую платформу.

2. Концепция интеграционного решения

Суть решения заключается в безшовной интеграции между VSG25A и программным обеспечением Spike, которая обеспечивает единый контроль, синхронизацию параметров и совместный анализ данных на этапах генерации и анализа сигналов. Конкретная схема тестирования и логика интеграции выглядят следующим образом:

2.1 Настройка аппаратного обеспечения

Тестовая система состоит из четырех основных компонентов: генератора векторных сигналов Signal Hound VSG25A, спектрального анализатора Signal Hound SA124B, DUT (устройство под тестом: 5G-промышленный модуль IoT) и рабочего места на базе Windows 10. VSG25A подключается к рабочему месту по USB 3.0 для питания и передачи данных; SA124B также подключается к рабочему месту по USB для реального времени сбора переданных DUT сигналов и выходных сигналов VSG25A; RF-выходной порт VSG25A подключается к RF-входному порту DUT (через аттенюатор на 20 дБ для защиты DUT), а RF-выходной порт DUT подключается к RF-входному порту SA124B. Таким образом, формируется замкнутая тестовая система, охватывающая генерацию сигналов, передачу DUT и анализ сигналов.

2.2 Основные преимущества программной интеграции

Программное обеспечение Spike служит единым центром управления, реализуя три ключевые функции интеграции с VSG25A:

• Единая настройка параметров: Инженеры могут устанавливать как параметры генерации сигнала VSG25A (частота, тип модуляции, выходная мощность, полоса пропускания), так и параметры анализа SA124B (центральная частота, диапазон, RBW, стандарт демодуляции) в одном интерфейсе Spike. При переключении тестовых полос (например, с N78 на N79) программное обеспечение автоматически синхронизирует параметры центральной частоты и полосы пропускания VSG25A и SA124B, исключая ручные ошибки.

• Совместное отображение данных в реальном времени: Программное обеспечение Spike одновременно отображает форму выходного сигнала VSG25A, результаты демодуляции полученного сигнала ИП (EVM, BER) и спектр переданного сигнала ИП в одном интерфейсе. Инженеры могут в реальном времени настраивать параметры сигнала VSG25A (например, добавлять шум канала, настраивать порядок модуляции) и сразу наблюдать изменения показателей производительности ИП, обеспечивая мгновенную обратную связь.,

• Автоматическая запись и отчетность данных: Программное обеспечение автоматически сопоставляет и записывает параметры конфигурации VSG25A, данные анализа SA124B и показатели производительности ИП. Поддерживает экспорт тестовых отчетов в формате CSV/Excel одним нажатием кнопки, включая настройки параметров, результаты тестирования и скриншоты волновых форм, значительно уменьшая ручную обработку данных.

3. Процесс реализации и ключевые сценарии тестирования

Команда использовала интегрированную систему VSG25A-Spike для выполнения двух основных сценариев тестирования 5G промышленного модуля IoT: тестирование чувствительности приемника и тестирование демодуляции при сложных условиях сигнала. Конкретный процесс реализации выглядит следующим образом:

3.1 Тестирование чувствительности приемника

1. Объединенная настройка параметров в Spike: Инженеры открыли программное обеспечение Spike и выбрали режим тестирования "5G NR". В интегрированной панели управления они установили параметры выходного сигнала VSG25A: частота = 3550 МГц (диапазон N78), тип модуляции = QPSK, ширина канала = 100 МГц, и начальная выходная мощность = -100 дБм. Одновременно программное обеспечение автоматически настроило параметры анализа SA124B: центральная частота = 3550 МГц, диапазон = 120 МГц, RBW = 100 кГц, и стандарт демодуляции = 3GPP TS 38.101.

2. Пошаговая настройка мощности и реальное время мониторинг: С помощью функции "Автоматический сканирование мощности" в Spike программное обеспечение контролировало VSG25A, чтобы постепенно увеличивать выходную мощность с шагом 1 дБ. На каждом уровне мощности Spike в реальном времени отображал силу принятого сигнала (RSRP) и битовую ошибку (BER) прибора под тестом (DUT) с помощью сбора данных SA124B. Когда BER снизился до 1e-6 (стандартный порог чувствительности приемника), программное обеспечение автоматически записало соответствующую выходную мощность VSG25A как значение чувствительности приемника.

3. Запись данных и создание отчета: После теста Spike автоматически генерирует отчет о тесте чувствительности, включающий кривую сканирования мощности, конечное значение чувствительности (-98 дБм) и соответствующие данные RSRP и BER. Отчет может быть напрямую использован для оценки в рамках исследований и разработок без ручной обработки.

3.2 Тестирование демодуляционного качества при сложных сигналах

Для имитации сложной среды 5G-сигналов на умных фабриках (с многолучевым интерференцией и шумом) команда использовала интегрированную систему для генерации составных сигналов и тестирования демодуляционного качества ИСИ:

4. Генерация сложных сигналов с помощью Spike: В программном обеспечении Spike инженеры настроили VSG25A для генерации составного сигнала 5G NR, содержащего основной сигнал (3550 МГц, 64QAM) и два интерферирующих сигнала (3555 МГц и 3545 МГц, каждый с мощностью на 10 дБ ниже основной сигнал). Они также добавили аддитивный белый гауссов шум (AWGN) к сигналу с помощью встроенной функции генерации шума в Spike, установив соотношение сигнал-шум (SNR) на уровне 15 дБ.

5. Анализ демодуляции в реальном времени: VSG25A выводит составной сигнал на устройство под тестом (DUT), а SA124B собирает демодулированный выходной сигнал DUT. Программное обеспечение Spike в реальном времени анализирует величину вектора ошибки (EVM) выходного сигнала DUT (ключевой показатель демодуляционной производительности) и отображает карту распределения EVM в том же интерфейсе, что и параметры настройки сигнала VSG25A. Когда инженеры настраивают SNR выходного сигнала VSG25A (например, снижают его до 10 дБ), они могут сразу же наблюдать изменение EVM (от 3,2% до 5,8%) в Spike, реализуя обратную связь в реальном времени о противовосприятии интерференции DUT.

6. Оптимизация параметров и повторное тестирование: На основе результатов анализа в реальном времени команда разработки настраивает параметры внутреннего алгоритма демодуляции DUT и использует интегрированную систему для немедленного повторного тестирования. Единый интерфейс и функция синхронизации параметров позволяют завершить каждую итерацию оптимизации за 3 минуты, значительно ускоряя процесс настройки алгоритма.,

3. Результаты и предоставленная ценность

Непрерывная интеграция VSG25A и программного обеспечения Spike привела к значительным улучшениям в рабочем процессе тестирования разработки 5G-устройств у производителя:

• 60% улучшение эффективности тестирования: Единая настройка параметров и мгновенная обратная связь по данным сократили время для каждой итерации тестирования с 15 минут (раздельная настройка) до 6 минут. Тест чувствительности приемника для двух полос (N78 и N79) был завершен за 2 часа, в то время как с предыдущей настройкой это занимало 5 часов.

• Снижение количества человеческих ошибок: Автоматическая синхронизация параметров между VSG25A и SA124B устранила ошибки несоответствия параметров, снизив отклонение результатов тестирования с ±3 дБ до ±0,5 дБ. Функция автоматической записи и отчета по данным также снизила ошибки обработки данных на 90%.,

• Ускоренная итерация исследований и разработок: Реaltime - обратная связь о демодуляционном качестве при сложных сигналах позволила команде разработчиков завершить оптимизацию алгоритма демодуляции испытуемого устройства за 1 неделю, в то время как ранее это занимало 2 недели. Это сокращало общий цикл исследований и разработок модуля промышленного Интернета вещей 5G на 30%.

• Нижние затраты на тестирование: Интегрированная система VSG25A - Spike заменила необходимость в нескольких дорогостоящих отдельных приборах, сократив первоначальные инвестиции в тестовое оборудование на 40%. В то же время упрощенная операция снизила затраты на обучение тестовых инженеров, так как им нужно было освоить только один программный интерфейс вместо нескольких.

4. Основные выводы и заключение

Этот случай демонстрирует основную ценность бесперебойной интеграции между Signal Hound VSG25A и программой Spike: она снимает барьеры между генерацией и анализом сигналов в традиционных тестовых процессах, реализуя единый контроль, реальную обратную связь и автоматическую интеграцию данных. Для команд разработки устройств 5G эта интеграция не только повышает эффективность и точность тестирования, но и ускоряет итерацию продукта и снижает затраты на разработку.

Помимо тестирования 5G Sub-6 GHz, интегрированное решение VSG25A-Spike также может быть применено для тестирования устройств Wi-Fi 6E/7, IoT и других беспроводных коммуникаций. Его удобство в использовании и эффективная оптимизация рабочего процесса делают его идеальным выбором для малых и средних производителей, академических исследовательских лабораторий и R&D-команд, которые имеют высокие требования к эффективности тестирования и контролю затрат. Успех этого случая дополнительно подтверждает, что глубокая интеграция аппаратного и программного обеспечения является важной тенденцией в современном радиочастотном тестировании, принося реальную ценность в экосистему разработки беспроводных коммуникаций.