5G RF 프런트엔드의 더욱 빠른 특성 분석

목표

5G 인프라 및 사용자 장비 업데이트는 통신 기술에서 가장 활발히 논의되고 있는 주제 중 하나입니다. 귀사가 무선 연결을 구축하는 데 필수적인 RF 프런트엔드를 공급하는 기업이라고 가정해 보겠습니다. 경쟁이 심한 분야에서 성공하기 위한 핵심은 출시기간과 생산 비용을 최적화할 수 있는 테스트 설계입니다. 귀사는 주어진 기술적, 재무적 환경에서 제품을 더욱 빠르게 특성 분석하고 제작하는 방법을 연구하고 있습니다. 테스트 속도 증가만으로는 귀사에게 전혀 새로울 것이 없습니다. 생산 주기를 단축하려면, 특성 분석 시 테스트 처리량을 개선할 새로운 아이디어가 필요합니다.

로데슈바르즈 솔루션

로데슈바르즈 솔루션을 통해 실행 속도를 개선하고 테스트를 확장해 기기 이용률을 개선할 수 있습니다. R&S®SBT 서버 기반 테스트 루틴을 바탕으로 멀티스레드에 최적화된 신호 처리와 함께, 고속 RF 장비를 이용한 테스트 작업을 동시 실행한다면 충분할 것입니다.

이제 단계별로 살펴보겠습니다

기존 특성 분석 및 생산 루틴은 각 테스트 단계를 순차적으로 진행됩니다. 한 단계가 완료된 후에 다음 단계가 진행됩니다. 테스트 시간을 단축하는 경우 일반적으로 테스트의 분석 심도 및 정확도가 떨어져, 이후 작업에서 오류율이 증가하는 경우가 많습니다.
정확도를 낮추지 않으면서 필요한 품질 수준을 유지하려면 모든 단계 및 하위 작업에 최소한의 시간 확보가 필요합니다. RF 측정에서는 다이내믹 레인지가 커지면 스윕 시간이 느려지며, 일반적으로 측정 정확도와 테스트 속도가 반비례합니다.
진폭과 주파수에 대한 일반적인 특성 분석의 경우, 각 단계에서 동일한 테스트를 수행합니다. 하위 작업의 지속시간을 조사해 시간이 느려진 부분을 찾는 것이 좋습니다.

주파수와 진폭에 대한 EVM 성능 맵을 작성하는 구체적 예를 살펴보겠습니다

진폭과 주파수 포인트별 결과를 얻으려면 다양한 하위 작업이 필요합니다. 캡처 기기는 최고의 성능을 위해 RF 입력을 조정한 다음 신호를 기록해야 합니다. 기록된 신호는 EVM 계산을 위해 사후 처리가 진행됩니다. 5G의 경우 복잡한 신호 구조를 사용하기 때문에 이 작업은 많은 시간이 소요될 수 있습니다.
EVM이 도출되는 동안 RF 시스템은 일반적으로 유휴 상태입니다.
그러므로 각 하위 작업을 순차적으로 수행하는 대신, 동시 실행 가능성을 찾아볼 수 있습니다. 본 예시에서는 RF 기기의 데이터 캡처와 I/Q 데이터의 평가를 분리해 EVM을 얻는 방식을 적용합니다.
실무에서는 캡처 기기가 RF 데이터를 자동으로 레벨링 및 샘플링합니다(하위 작업 1, 2). 캡처된 I/Q 파일이 추가 처리를 위해 서버로 전송되는 동시에 기기는 주파수 및 진폭에 대한 특성 분석의 다음 단계를 진행할 수 있습니다.

동시 실행은 기기의 이용률을 크게 높여 투자 효율을 높이고 테스트 시간을 단축해 줍니다.
EVM 계산을 수행하는 복수의 코어가 탑재된 강력한 서버를 사용하여 동시에 여러 개의 작업을 실행할 수 있습니다. R&S®SBT 서버 기반 테스트 애플리케이션은 데이터 패킷 처리와 작업 스케줄링을 자동으로 실행합니다.

5G 프런트엔드에는 massive MIMO 및 빔포밍 애플리케이션에 대한 하나 이상의 RF 출력이 포함될 수 있습니다. 고도의 집적형 기기는 4개 이상의 RF 채널을 제공하여 이러한 요구사항에 대응합니다. 테스트 속도를 단축하려면 복수의 RF 캡처 기기가 복수의 DUT 포트에서 동시에 데이터를 기록해 동시 실행을 개선하는 것이 좋습니다. 각 캡처 기기가 캡처된 데이터를 EVM 평가용 서버로 전송합니다. R&S®SBT가 나머지 작업을 수행해 가장 빠른 결과를 보장합니다.

구체적 테스트를 수행해 결과를 확인해 보겠습니다
59개 진폭점에 대한 5G RFFE 평가를 보고 계십니다. 각 점에 대해 완전히 로드된 5G 100 MHz 대역폭 프레임(10 ms)을 기준으로 ACLR, EVM, SEM을 계산합니다. 미드레인지 기기인 S®SMBV100B Vector Signal Gnerator와 R&S®FSVA3000 Signal and Spectrum Analyzer를 사용합니다. 물론 모든 서브태스크가 순차적으로 실행되는 기존 방식이 가장 오래 소요됩니다. RF 기록과 데이터 평가를 분리할 경우 속도를 단축할 수 있습니다. PC 또는 서버 기능에 따라 결과를 계산하는 작업이 동시에 수행됩니다. 사용 가능한 CPU의 성능과 코어 수가 늘어날 수록 효과는 높아집니다. 측정 결과는 3 - 5배 개선된 것으로 나타났으며 DUT(테스트 기기)에서 특성 분석 시간이 5배 이상 단축되는 것을 의미합니다.

요약

R&S®SBT 서버 기반 테스트와 빠른 RF 기기를 결합할 경우 감도, 테스트 커버리지 또는 정확도, 반복성을 유지하는 동시에 장비 이용률을 개선하고 비용을 절감하면서 훨씬 빠른 특성 분석과 빠른 생산 테스트가 가능합니다. 생산 처리량을 높이고 특성 분석 시간을 최소화할 수 있습니다.