Keysight N9042B UXA X-Series giải quyết các thách thức trong thiết kế và triển khai mmWave

Ông Joe Rickert, Phó chủ tịch, Trung tâm xuất sắc (CoE) về đo lường tần số cao và quản lý sản phẩm của Keysight Technologies.

PV: Là một công ty dẫn đầu thị trường M2M, ông có thể cho chúng tôi biết những yếu tố nào sẽ làm thay đổi cơ bản công nghệ truyền thông trong tương lai?

Ông Joe Rickert: Tần số cao và băng thông rộng hơn sẽ là xu hướng của thị trường kết nối máy với máy (M2M), các công nghệ như 5G và radar ô tô. Theo các dự báo thị trường, vào năm 2025 sẽ có khoảng 73 tỉ thiết bị được kết nối mạng, tạo ra nhu cầu xử lý 163 tỉ terabyte dữ liệu trên mạng mỗi năm.

Hơn nữa, vào năm 2030, ước tính sẽ có hơn 11.000 vệ tinh nhỏ được phóng lên quỹ đạo. Với một lượng dữ liệu lớn như vậy, đòi hỏi một đường băng rộng, liền kề có sẵn ở tần số mmW cao hơn để có thể đáp ứng được tất cả các yêu cầu về dữ liệu.

Tuy nhiên, khi triển khai công nghệ mmWave, các kỹ sư và nhà thiết kế sản phẩm phải đối mặt với nhiều khó khăn thách thức, bao gồm suy hao công suất lớn và khoảng cách đường truyền ngắn ở tần số cao.

PV: Chúng ta thấy từ “mmWave” xuất hiện ngày càng thường xuyên hơn trên báo chí, xin ông vui lòng giải thích tại sao mmWave lại quan trọng và hữu ích hơn đối với 5G so với tần số dưới 6GHz và các tần số khác?

Ông Joe Rickert: Có hai loại mạng 5G, mạng 5G sử dụng băng tần dưới 6GHz và mạng 5G sử dụng băng tần cao mmWave. Mạng 5G sử dụng sóng milimet (mmWave) có băng thông lân cận hợp nhất rộng hơn, nhờ sử dụng các băng tần vô tuyến cao hơn theo Phiên bản 17 do 3GPP phát hành, nằm trong dải tần từ 24GHz đến 71GHz.

Băng thông rộng cho phép các thiết bị kết nối ở tốc độ cao, có thể lên đến 1Gbps hoặc hơn, do đó 5G sử dụng sóng mmWave sẽ có tốc độ nhanh hơn 10 lần so với LTE.

Hơn nữa, công nghệ 5G sử dụng sóng mmWave còn giúp giảm tắc nghẽn mạng ở các dải tần thấp hơn. Trong khu vực có mật độ dân cư cao, công nghệ mmWave có thể xử lý số lượng kết nối lớn mà không làm giảm đáng kể tốc độ.

Keysight Technologies - Nhà cung cấp dịch vụ đo kiểm hàng đầu trên thế giới.

Một lợi ích khác của công nghệ mmWave mà người tiêu dùng không trực tiếp nhận ra là công nghệ này giúp thúc đẩy công nghệ thông tin vệ tinh và công nghệ V2X (phương tiện giao thông kết nối với vạn vật).

Trong thông tin vệ tinh, công nghệ mmWave sẽ giúp xác định tần số đường lên (uplink) và đường xuống (downlink) tối ưu trong môi trường thương mại có mật độ người dùng cao cho các hệ thống được định cỡ cố định.

Với công nghệ mmWave, các vệ tinh thế hệ tiếp theo có khả năng cung cấp thông lượng cao hơn tới 400% so với các dịch vụ vệ tinh cố định, truyền hình và di động thông thường.

Khi sử dụng với công nghệ V2X dành cho ô tô được kết nối, công nghệ mmWave sẽ giúp cải thiện tới 20 lần về phạm vi, độ phân giải và độ chính xác. Ngoài ra, bước sóng ngắn hơn giúp phép đo vận tốc có độ phân giải và độ chính xác cao hơn.

Do đó, hiệu quả của các phép đo vận tốc có thể tăng gấp 3 lần khi chuyển từ sử dụng tần số 24 GHz sang tần số 79 GHz. Một lý do khác để chuyển đổi từ hệ thống 24 GHz sang hệ thống 79 GHz là giảm kích thước và trọng lượng linh kiện.

Bước sóng của tín hiệu 79 GHz chỉ bằng một phần ba bước sóng của hệ thống 24 GHz, nên tổng diện tích ăng-ten tương ứng giảm xuống chỉ còn một phần chín.

Nhờ đó, các thiết bị cảm biến trong xe trở nên nhỏ nhẹ hơn, giúp các nhà phát triển sản phẩm có thể ngụy trang/cất giấu chúng dễ dàng hơn, tạo ra các thiết kế xe đẹp và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

PV: mmWave vẫn còn là một công nghệ xa lạ đối với nhiều công ty trong ngành điện tử, xin ông cho biết những thách thức các công ty này sẽ phải đối mặt khi sử dụng công nghệ này?

Ông Joe Rickert: Ngoài rất nhiều lợi thế, mmWave vẫn còn một số trở ngại và thách thức. Trước hết, mmWave có phạm vi hạn chế và dễ bị các loại chướng ngại vật như cửa ra vào, cửa sổ, cây cối và tường che chắn.

Điều này có nghĩa là mmWave thông thường phù hợp để triển khai ở các khu vực đô thị, hoặc các điểm tập trung lưu lượng như sân bay hoặc tại các buổi hòa nhạc. Ở khu vực nông thôn và ngoại ô, không nên sử dụng mmWave vì không đảm bảo phạm vi phủ sóng.

Thứ hai, mmWave 5G tiêu thụ rất nhiều năng lượng pin của thiết bị. Điểm cuối cùng, nhưng cũng rất quan trọng, là việc đo kiểm kết nối mmWave đòi hỏi các loại thiết bị đo có khả năng hỗ trợ sóng mang tần số mmWave, và có băng thông, độ chính xác và nền nhiễu phù hợp để đáp ứng giá trị suy hao đường truyền lớn hơn của mmWave và các phương pháp điều chế phức tạp được sử dụng trong các tiêu chuẩn vô tuyến mới nhất như 5G NR.

PV: Ông vui lòng cho chúng tôi biết về các tính năng của Máy phân tích tín hiệu Keysight N9042B UXA X-Series và những lợi ích mà khách hàng sẽ nhận được khi mua sản phẩm?

Ông Joe Rickert: Máy phân tích tín hiệu Keysight N9042B UXA X-Series mới là thiết bị có băng thông phân tích rộng và có dải động sâu nhất trên thị trường, giúp khách hàng giải quyết những thách thức khó khăn lớn nhất của họ về mmWave - bao gồm biên độ và thời gian thiết kế chặt chẽ, yêu cầu điều chế phức tạp và ứng dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Các tính năng đặc biệt của thiết bị bao gồm phần mềm ứng dụng đo kiểm cho thông tin di động, hàng không vũ trụ, ô tô và thông tin vệ tinh.

Thiết bị N9042B UXA X-Series đã được Keysight Technologies làm mới với các công cụ tích hợp đo kiểm sóng vô tuyến hiện đại mmWave.

Các ứng dụng đo PathWave X-Series, mà thiết bị N9042B UXA X-Series sử dụng, đáp ứng tốt các yêu cầu đo lường đối với các tiêu chuẩn mới nhất, luôn thay đổi bằng các bài đo có sẵn cho thông tin di động, kết nối vô tuyến và hàng không vũ trụ/quốc phòng.

Trong lĩnh vực đo kiểm sản phẩm thông tin di động, máy phân tích tín hiệu mới này sẽ giúp giải quyết các vấn đề về thiết kế và triển khai mmWave như lỗi điều chế IQ, nhiễu pha, biến dạng, tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu, biên độ và tuyến tính pha.

Chỉ bằng một lần bấm nút, thiết bị sẽ thực hiện các phép đo đối với đường xuống và đường lên vô tuyến 5G theo tiêu chuẩn 3GPP 5G New Radio Phiên bản 15 và 16.

Đối với thông tin vệ tinh, máy phân tích tín hiệu cung cấp các dải tần số không phân chia, đã chọn trước để khách hàng có thể đưa các tính năng được mô tả đặc thù vào thiết kế của họ.

Thiết bị hiệu chuẩn máy thu RCal cho phép khách hàng đặc tả đường truyền hệ thống, xác định đường truyền hệ thống và đáp ứng tần số băng IF lên đến 5 GHz mà không cần phân tích mạng bên ngoài, cáp hệ thống và đo kiểm thủ công.

Theo Tạp chí Điện tử