Pengujian 5G: Paradigma Baru untuk Keandalan dan Performa
Charles Schroeder, Business and Technology Fellow di National Instruments, menjelaskan bahwa 5G akan merevolusi segala sesuatu dari komunikasi perusahaan hingga kendaraan otonom. Untuk menyampaikan kecepatan yang dijanjikan, latensi ultra-rendah, dan konektivitas massal, perangkat 5G secara inheren lebih kompleks dari generasi sebelumnya, membutuhkan metodologi pengujian yang fundamental berbeda.
Secara historis, insinyur pengujian mengandalkan rangkaian pengukuran yang established dan metode kabel hardware untuk memvalidasi semikonduktor RF, stasiun dasar, dan ponsel seluler dalam skala besar. Dengan spektrum yang diperluas 5G, beamforming yang canggih, dan array antena padat, teknik warisan tersebut tidak lagi mencukupi. Pengujian over-the-air (OTA) kini harus mengganti pendekatan kabel untuk menilai performa 5G secara akurat dalam kondisi operasi yang realistis.
Untuk memenuhi tujuan 5G sebesar 10 Gbps per pengguna, standar memperkenalkan Multi-User MIMO (MU-MIMO) dan memperluas ke band centimeter dan millimeter-wave (mmWave). MU-MIMO memungkinkan banyak pengguna untuk berbagi satu band frekuensi melalui beamforming, sementara frekuensi mmWave menyediakan bandwidth yang diperlukan untuk tingkat data tinggi. Namun, sinyal mmWave meredam lebih cepat, jadi array antena dan beamforming canggih esensial untuk memperluas jangkauan dan daya.
Mengimplementasikan teknologi ini memerlukan jauh lebih banyak elemen antena daripada generasi sebelumnya. Pada frekuensi mmWave, antena itu sendiri sangat kecil, memungkinkan mereka diintegrasikan ke dalam perangkat seluler menggunakan solusi “antenna-in-package” (AiP). Sementara AiP menawarkan penghematan ruang, ini juga menghilangkan titik tes langsung, membuat pengujian OTA satu-satunya opsi yang viable.
Bagaimana OTA Mengatasi Tantangan Baru
Bagi insinyur pengujian, kenaikan frekuensi, pembalutan baru, dan kepadatan antena memperkenalkan beberapa hambatan. Pengujian OTA memperkenalkan ketidakpastian pengukuran tambahan dari kalibrasi antena, toleransi fixture, dan pantulan sinyal. Insinyur kini harus memasukkan prosedur kamera anekoik, karakterisasi beam, perhitungan code-book optimal, dan profiling parameter antena ke dalam rencana tes.
Selain itu, bandwidth RF yang semakin luas meningkatkan beban komputasi untuk kalibrasi dan pengukuran, memperpanjang waktu tes. Manajer tes harus menyeimbangkan tuntutan teknis ini dengan biaya modal, biaya operasional, waktu ke pasar, dan jejak fisik yang diperlukan untuk kamera OTA.
Meskipun tantangan ini, pengujian OTA membawa keuntungan unik. Ini adalah metode tunggal yang mampu menelusuri array antena berbasis AiP yang tidak dapat diakses melalui kabel. OTA memungkinkan evaluasi tingkat sistem dari seluruh array, potensial membuka throughput dan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan tes elemen individu secara seri atau paralel.
Para ahli industri telah berulang kali menunjukkan bahwa kerangka kerja pengujian yang kuat dapat mengikuti kemajuan teknologi sambil mengontrol biaya dan jadwal. Dengan inovasi yang berkelanjutan dalam instrumen dan metodologi pengujian—terutama solusi OTA—insinyur di seluruh dunia berada dalam posisi yang baik untuk memastikan keberhasilan komersial 5G.
Penulis adalah Charles Schroeder, Business and Technology Fellow, National Instruments
