Más bandas de frecuencia y mayores rangos dinámicos aumentan el número de puntos de mediciones necesarios en la caracterización y producción de las secciones de entrada de RF (RFFE) de vanguardia. Gestionar activamente el tiempo y el costo de los ensayos manteniendo la calidad es ahora más importante que nunca.
Descripción del sistema de prueba y medición R&S®SBT
La adaptación de infraestructuras y equipos de usuario para 5G es hoy en día uno de los temas más candentes en la tecnología de comunicaciones. Usted se encarga de proveer la sección de entrada de RF que permite la conexión inalámbrica. Los aspectos clave para tener éxito en un campo tan competitivo son el tiempo de lanzamiento al mercado y los métodos para realizar los ensayos, cuyo objetivo es optimizar los costos de producción. Su trabajo consiste en cómo caracterizar y fabricar productos de una forma más rápida con las condiciones técnicas y financieras especificadas. La velocidad de ejecución de un ensayo no es algo nuevo para usted. Se requieren nuevas ideas para acortar los ciclos mejorando el rendimiento en la caracterización.
La ejecución de ensayos en paralelo utilizando equipos de RF rápidos, junto con un procesamiento de señales por múltiples trayectorias basado en rutinas del R&S®SBT (Server Based Testing), es suficiente tanto para mejorar la velocidad de ejecución como para realizar ensayos escalables destinados a mejorar la utilización del instrumento.
Analicemos el proceso paso por paso
Las rutinas tradicionales de caracterización y producción se someten a todos los pasos del ensayo de manera secuencial. Cuando termina un paso, comienza el siguiente. La mejora de los tiempos de ensayo suele ir acompañada de una reducción del grado de detalle o la precisión del mismo, lo que puede dar lugar a un mayor porcentaje de errores en el funcionamiento posterior.
Sin sacrificar la precisión, y manteniendo el nivel de calidad necesario, cada paso o subtarea tiene asignada una etiqueta de tiempo mínima. En las mediciones de RF, existe normalmente un balance entre lograr rangos dinámicos mayores y tiempos de barrido más rápidos, lo que se traduce directamente en exactitud de medición frente a velocidad.
Para una caracterización típica en amplitud y frecuencia, se realiza el mismo ensayo en cada paso. Puede resultar útil examinar la duración de cada subtarea para averiguar dónde se pierde tiempo.
Veamos un ejemplo concreto de cómo se crea un mapa de rendimiento de la magnitud del vector de error (EVM) en frecuencia y amplitud
Para obtener el resultado por punto de amplitud y frecuencia, se requieren varias subtareas. El dispositivo de captura necesita ajustar su entrada de RF para alcanzar el mejor rendimiento y registrar después la señal. La señal registrada se somete a un tratamiento posterior para calcular la EVM. En el caso de 5G, este proceso puede tardar bastante tiempo, ya que estamos trabajando con una estructura de señal compleja.
Mientras se calcula la magnitud del vector de error, el sistema de RF normalmente está inactivo.
En lugar de realizar cada subtarea secuencialmente, es preferible buscar posibilidades de ejecución paralela. Según se observa en nuestro ejemplo, lo ideal es desvincular la captura de datos ―con el instrumento de RF― y la evaluación de los datos I/Q para obtener la EVM.
En la práctica, el dispositivo de captura nivela y muestrea automáticamente los datos de RF (subtareas 1 y 2). El archivo I/Q capturado se transfiere a un servidor para su procesamiento posterior, mientras que el instrumento puede pasar al siguiente paso de la caracterización en frecuencia y amplitud.
Esto conlleva a que la utilización del instrumento aumente en gran medida, asegurando una mejor rentabilidad de la inversión y acortando el tiempo de las mediciones.
Si un servidor de gran potencia con múltiples núcleos realiza los cálculos de la EVM, se ejecutarán varias tareas al mismo tiempo, y no solo una cada vez. El tratamiento de los paquetes de datos y la planificación de tareas se realizan automáticamente usando la aplicación R&S®SBT.
Paralelización y múltiples dispositivos de registro
Las etapas de entrada 5G pueden incluir no solo una sino varias salidas de RF para aplicaciones de MIMO masivo y formación de haz. Los dispositivos altamente integrados responden a esta necesidad ofreciendo cuatro o más canales de RF. Para aumentar la velocidad de medición, lo ideal es que varios instrumentos de captura de RF registren simultáneamente datos en varios puertos del objeto examinado para mejorar la paralelización. Cada instrumento envía los datos capturados al servidor para la evaluación de la EVM. El R&S®SBT se encarga del resto, asegurando resultados más rápidos.
Realicemos una medición concreta para ver los resultados
Lo que vemos aquí es una evaluación de RFFE 5G que cubre 59 puntos de amplitud. Para cada punto, calculamos la relación de potencia de canal adyacente (ACLR), la magnitud del vector de error (EVM) y la máscara de emisión de espectro (SEM) sobre la base de una trama de 5G con un ancho de banda de 100 MHz completamente cargada (10 ms). Utilizamos instrumentos de gama media: el generador vectorial de señales R&S®SMBV100B y el analizador de señal y espectro R&S®FSVA3000. El enfoque tradicional, en el que todas las subtareas se ejecutan secuencialmente, obviamente requiere más tiempo. Al separar los procesos de registro de RF y de evaluación de datos, se acortan los tiempos. Los procesos que calculan los resultados se realizan en paralelo basándose en la capacidad del PC o el servidor. El efecto aumenta con el rendimiento y el número de núcleos de la CPU. Nuestras mediciones muestran factores de mejora que van de 3 a más de 5, lo que se traduce en un ciclo de caracterización más de 5 veces más corto en el dispositivo bajo prueba.
La combinación de instrumentos de RF rápidos con el R&S®SBT permite acortar los tiempos de caracterización y acelerar las mediciones en la producción sin afectar ni la sensibilidad, ni la cobertura de estas o su precisión y repetibilidad, así se puede mejorar la utilización del equipamiento y reducir los costos. Además, se incrementa el rendimiento en la producción y se minimiza el tiempo de caracterización.
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