UWB無線通信技術測試解決方案
2025-02-06
UWB技術是一種利用納秒（ns）至皮秒（ps）級的非正弦波窄脈沖傳輸數據的無線通信技術。其具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發送功率小等諸多優勢。移動設備一旦配備 UWB 可以實現諸多基于精確測距和安全低功耗通信的創新應用體驗，比如免提接入、資產查找、導航、移動支付、移動共享、AR/VR錨點等。
UWB已經成為下一個無線互連領域的風口，業內企業紛紛入局，想要在這個新興的市場中占據有利位置。伴隨著OEM和ODM客戶部署UWB產品生產，客戶期望相應的測試儀器也已經準備好，并可以滿足他們的生產制造需求。
作為一種射頻技術，UWB相對于4G和5G等移動通信技術是相對簡單的，那么它的測試挑戰在哪兒呢？今天，我們詳細聊聊UWB技術的測試需求和解決方案。
一、UWB測試挑戰
1、監管要求
最新的IEEE 802.15.4z標準定義了LRP（Low Rate Pulse）和HRP（High Rate Pulse）兩種UWB物理層規范，其中HRP UWB的應用最為廣泛。與其他無線電技術一樣，HRP UWB PHY的關鍵射頻特性必須符合監管機構規定的規范，以確保被測設備 (DUT) 發射的功率不會過大從而可能對相同頻段工作的其他設備造成干擾。
2、一致性要求
標準 IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020規定了發射機和接收機的一致性測試用例，目的是確保UWB產品的最低質量要求和UWB設備之間的互操作性。此外，還需要驗證UWB設備的測距功能，尤其是DUT ToF測量精度。
3、FiRa PHY認證測試
FiRa認證計劃旨在確保整個生態系統中UWB設備之間實現可互操作、安全準確的測距，并改善用戶體驗。計劃包括PHY層認證、MAC層認證和用于控制被測設備的通用控制接口規范。FiRa UWB物理層測試規范定義了一組基于相關IEEE 802.15.4規范的發射機和接收機測試，例如：數據包格式、功率譜密度模板、載波頻率容差和脈沖時間、基帶脈沖響應、發射信號質量、接收靈敏度、臟數據包測試。
FiRa認證的UWB設備必須滿足 IEEE 802.15.4z-2020和 IEEE 802.15.4-2020中的要求。此外，它們必須符合FiRa技術工作組 (TWG) 制定的技術規范，其中描述了IEEE 802.15.4z-2020和IEEE 802.15.4-2020中的設備特性，定義了測距和AOA精度等性能要求，并對PHY測試模式進行了標準化。
4、ToF和AoA測量
UWB測距精度應在厘米范圍內。因此，發射/接收天線連接器 (模擬前端) 和數字信號處理塊之間引起的DUT內部時間延遲絕對不能忽視。1ns時間偏差會導致30cm的ToF估算誤差，需要進行校準以減少這種延遲。
二、羅德與施瓦茨的UWB測試解決方案
UWB技術的特點和部署給測試帶來巨大挑戰。測試設備必須滿足以下要求，才能勝任和完成所有測試任務：
符合超寬帶信道 (500 MHz至1400 MHz) 的分析帶寬
非常低的信號功率，最大為-41.3 dBm/MHz (對高動態范圍的挑戰)
接收機靈敏度在-90 dBm至-110 dBm之間
發射功率和天線延遲是需要校準的關鍵參數
精確的ToF測量
作為耕耘通信測試領域多年的技術專家，羅德與施瓦茨（以下簡稱“R&S公司”）可以提供滿足各種測試要求的UWB測試解決方案。
1、一體式解決方案
CMP200無線電通信測試儀是一套集成信號發生器和信號分析儀的UWB測試解決方案。CMP200 、 CMsquares和屏蔽室組合 (選型見下圖)，可為用于研發和生產的傳導和輻射測試模式提供完整的解決方案。
R&S公司WMT是一項用于自動化芯片組和模塊射頻測試的軟件，是一個理想的UWB測試支持平臺。模塊化的軟件框架針對大批量生產測試和非信令研發應用量身定做，可以靈活地集成到自動化測試環境中。可選的 GUI方便易用并且高度可定制，可用于序列和測試計劃創建。
目前，CMP200和羅德與施瓦茨WMT已支持Decawave/Qorvo、NXP等知名供應商的UWB芯片組，支持的芯片組名單正在穩步增多。
2、信號發生器和信號分析儀
信號發生器和信號分析儀的組合是UWB研發必不可少的測試解決方案。R&S公司提供一系列具有不同頻率覆蓋和調制帶寬的信號發生器，可滿足各種測試要求，從支持亞千兆赫波段的低成本SMBV100B矢量信號源到支持所有UWB 波段的高端SMW200A矢量信號源。
FSW26信號和頻譜分析儀可以進行全面的UWB信號分析，是信號發生器產品系列的良好補充。它不僅能捕獲和分析信號，還能根據預先錄制的I/Q文件的重放情況進行分析。除了UWB信號分析，FSW26還提供噪聲系數、相位噪聲和放大器測量，因此成為開發和驗證支持UWB的芯片組、調制器和放大器時的理想選擇。
3、基于示波器的研發測試解決方案
除了研發解決方案外，RTP134/RTP164高性能示波器與VSE 矢量信號探索器軟件的組合也可以作為UWB測試方案部署。
RTP134/RTP164作為寬帶射頻前端，可直接獲取UWB射頻信號，無需進行降頻。VSE對UWB信號進行分析。該解決方案利用了先進的示波器觸發系統，用戶能夠在UWB信號數據包開頭處精確觸發，并以更有效的方式使用可用內存。
艾克賽普公司是羅德與施瓦茨（R&S）湖南授權代理商，如果您對光電器件測試有需求或任何疑問，歡迎聯系我們，將提供免費樣機上門試用和定制測試解決方案。
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