Alors que les réseaux 5G commencent à être déployés à l'échelle mondiale, l'évolution de la norme 5G NR se poursuit. Avec la Release 17 de ses spécifications attendues en 2022, l'organisme 3GPP va étendre la prise en charge des bandes milimétriques 5G NR jusqu'à 71 GHz, ...une bande de fréquence traditionnellement utilisée par les normes non cellulaires telles que les standards IEEE 802.11ad et 11ay. Pour aborder les problématiques de test liées à cette extension et pour évaluer les performances des circuits émetteurs-récepteurs RF de dernière génération, le fabricant d’instruments de test et mesure Rohde & Schwarz et le fabricant suédois de circuits RF Sivers Semiconductors se sont associés pour tester les émetteurs-récepteurs RF pour la 5G NR jusqu'à 71 GHz.

Cette évolution nécessite en particulier l'adaptation de la couche physique, notamment l'ajout de deux nouveaux espacements de sous-porteuses (480 kHz et 960 kHz), et la prise en charge de bandes passantes de signaux plus larges allant jusqu'à 2 GHz. Cette nouvelle bande de fréquence pose des défis supplémentaires aux fabricants d'émetteurs-récepteurs RF ciblant les applications cellulaires, mais également des opportunités à ceux qui étaient jusqu'à présent spécialisés dans la conception et la fabrication de circuits E/R pour les normes IEEE non cellulaires fonctionnant dans ces bandes millimétriques.

Rohde & Schwarz a donc décidé de travailler avec Sivers Semiconductors pour tester conjointement les performances de la dernière génération des circuits RF qui prenaient jusqu'à présent en charge les normes IEEE 802.11ad et 802.11ay, et qui vont désormais supporter les signaux 5G NR jusqu'à 71 GHz.

Sivers Semiconductors fournit ainsi un kit d'évaluation en tant que dispositif sous test (DUT), alimenté par le circuit intégré à radiofréquence référencé TRXBF01 et le module d'antenne RF BFM06010. Le circuit prend en charge les modulations IEEE 802.11ad/ay jusqu'au 64QAM (modulation d'amplitude en quadrature) sur toute la gamme de fréquence de 57 GHz à 71 GHz. La configuration côté instrument se compose du générateur de signaux vectoriels SMW200A de Rohde & Schwarz, qui s'accommode des fréquences jusqu'à 67 GHz (72 GHz en mode dépassement de plage), et de l'analyseur de signaux et de spectre FSW85 de la société, doté d’une bande passante d'analyse de signal intégrée jusqu'à 8,3 GHz et prenant en charge les fréquences RF jusqu'à 90 GHz. La chambre de test 5G NR mmWave qui s'appuie sur la gamme de testeurs d'antenne compacts ATS1800C de Rohde & Schwarz complète le dispositif, en particulier pour les tests en direct (OTA, Over The Air).

Concrétement, pour valider les performances de l'émetteur sous test, le générateur fournit un signal analogique différentiel en bande de base I/Q (phase-quadrature) au circuit sous test, qui effectue la modulation du signal et la conversion ascendante vers la fréquence RF souhaitée. Le signal généré est conforme à la Release 17 de la spécification 5G NR du 3GPP et utilise un espacement des sous-porteuses de 960 kHz et une bande passante de modulation de 2 GHz. Le circuit sous test de son côté focalise son faisceau émetteur, créé par 16 éléments d'antenne contrôlables individuellement, dans la direction de la ligne de visée vers le réflecteur installé dans la chambre de mesure. Il regroupe le signal à l'antenne d'alimentation et le fournit à l'entrée de l’analyseur de spectre qui effectue ensuite une analyse de signal entièrement conforme au 3GPP.

Ensuite, pour tester les performances du récepteur, le générateur fournit le signal RF 5G NR à 64 GHz lorsqu'il est connecté à l'antenne d'alimentation installée dans la chambre. L'antenne d'alimentation dirige alors le signal vers le réflecteur, créant de ce fait des conditions de champ lointain dans une zone calme de 30 cm de diamètre. Le circuit de Sivers Semiconductors convertit alors le signal reçu en bande de base, capturé ensuite par un oscilloscope et traité pour une analyse de signal à l'aide du logiciel d'étude de signaux vectoriels VSE de Rohde & Schwarz ou sur l'analyseur de signaux et de spectre.