很多人應該還記得第一次使用手機接收簡訊或是下載網(wǎng)頁的情形?，F(xiàn)在，手機只要幾秒就能下載高分辨率的影片，傳輸率比以前的第一臺筆記本電腦更高。不過，無線網(wǎng)絡往后的目標不只是讓下載速度更快而已。

十年內(nèi)，連網(wǎng)裝置的數(shù)量會是連網(wǎng)用戶的十倍以上。因此，未來的無線標準將持續(xù)演進，藉以滿足全新案例的需求，網(wǎng)絡不僅可以連接不同的人，還能連接對象。

除了運用全新的無線技術，這些功能還必須仰賴新款儀器并降低售價。未來的裝置要能夠以新的方法執(zhí)行無線測試，因此以國家儀器(NI)為例，該公司不斷改善PXI平臺、迎接未來無線測試的挑戰(zhàn)。
 

國際電信聯(lián)盟(ITU)針對2020年國際行動通訊(IMT-2020)提出愿景，并依據(jù)多種使用案例，點出未來無線標準的需求。這項愿景提供5G技術需求的交流架構，并說明三種不同的使用案例(圖1)。

圖1　三種5G使用案例

這些使用案例具體指出未來行動通訊標準的需求，也同時反映了802.11ad、802.11ax、Bluetooth 5.0與NFC等技術千變?nèi)f化的需求。

第一種無線使用案例「增強型行動寬帶(eMBB)」說明了未來無線技術在網(wǎng)絡功能與尖峰數(shù)據(jù)速率上的預期發(fā)展。eMBB(enhance Mobile BroadBand)技術使用較大帶寬，并結(jié)合較高階調(diào)變機制與MIMO/波束賦形技術，因此能達成的尖峰數(shù)據(jù)速率更高。尤其在5G方面，eMBB使用案例能夠達成10Gbit/s下行傳輸率，速度比單一載波LTE還快上100倍。

第二種無線使用案例「大規(guī)模機器類型通訊(mMTC)」能以較低廉的成本，為更多地方、裝置提供無線網(wǎng)絡。透過連接更多地點的更多裝置，mMTC技術將能夠連接智慧城市中的紅綠燈、汽車，甚至高速公路。

不久之后，以經(jīng)濟實惠的方式在更多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用中連接更多裝置的需求，將帶動M2M通訊與窄頻物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)等全新行動技術的發(fā)展。

最后，第三種使用案例則是「超可靠機器類通訊(uMTC)」。這時候，潛時與封包誤差率就成了無線網(wǎng)絡的兩項關鍵需求。比如醫(yī)生可透過無線網(wǎng)絡連接的機器人執(zhí)行遠程手術，或是駕駛可得知前方事故而避免了大規(guī)模的連環(huán)車禍。在這兩種應用中，穩(wěn)定的無線通信連結(jié)不只提供便利，還能拯救生命。

未來無線技術的需求不只推動了全新無線標準的發(fā)展，也改變了工程師設計與測試行動裝置的方式。比方說，5G與未來標準由于帶寬較寬，因此必須配有帶寬較高的RF儀器。另外，MIMO與波束賦形等多天線技術需要模塊化的彈性儀控，才能有效測試單天線裝置、8&TImes;8MIMO裝置與其他設備。最后，價位較低的無線電也必須搭配成本較低的無線測試方法。無線電共占目前現(xiàn)今方案總值的20%，因此新一代測試設備必須提供速度更快、種類更多的平行測試方法。

2012年，NI發(fā)表全新的PXI向量訊號收發(fā)器(VST)。此款VST十分特別，在單一PXI模塊中結(jié)合了6GHz RF訊號產(chǎn)生器與分析器，還有可供使用者設定的FPGA。此儀器不但提供優(yōu)異的RF效能，適合用于研發(fā)與制造測試等多種應用，并具備了可供使用者設定的FPGA，能夠執(zhí)行量測加速與通道仿真等不同應用。

不過，無線技術一直演進，RF設計與測試的方式也必須跟著推陳出新。因此，NI推出第二代VST，以更小的機身提供更大帶寬、頻率范圍與FPGA。

過去十年來，無線標準不斷演進，因此能夠使用更寬的帶寬通道、達成更高的尖峰數(shù)據(jù)速率。舉例來說，Wi-Fi自2003年的20MHz逐步提升至40MHz，現(xiàn)今的802.11ax標準甚至可達160MHz。

行動信道則由GSM的200kHz躍升至現(xiàn)在LTE-Advanced技術的100MHz。未來的LTE-Advanced Pro與5G等技術將進一步帶動此類趨勢。

特別是在測試半導體裝置時，儀器的帶寬需求經(jīng)常超越訊號帶寬。舉例來說，在數(shù)字預失真(DPD)的條件下，測試RF功率放大器(PA)時，便須使用測試設備擷取PA模型、針對非線性動作執(zhí)行修正，并藉此產(chǎn)生正確的波形。

多數(shù)情況下，進階DPD算法需要3至5倍的RF訊號帶寬(圖2)。這樣一來，在LTE-Advanced(100MHz訊號)標準下，可能需要500MHz的儀器帶寬，針對802.11ac/ax(160MHz訊號)，儀器帶寬更須高達800MHz。

圖2　使用5倍訊號帶寬的DPD算法

第二代VST效能改善最大的地方在于瞬時帶寬的提升：最高可達1GHz。工程師能夠運用帶寬較大的第二代VST解決目前儀控無法克服的應用挑戰(zhàn)。