Technologietag Baugruppentest Durchsatzsteigerung für den Test von Wireless-Baugruppen Benjamin Michel Business Development Manager Germany RF and Communications

2 Agenda 1.Evolution der Wireless Tests 2.Non-Signaling Test = Physical Layer Test 3.Komponenten eines Wireless Testsystems 4.Einführung in die PXI Parallelmessung 5.Composite-Messungen mit NI-RF-Toolkits 6.Asynchrone Messungen mit NI-RF-Toolkits (LTE Toolkit Beispiel) 7.Case Study: WLAN Produktionstests 8.Parallel Test durch den Einsatz von NI Teststand 9.Fallbeispiel: Testdurchsatz/Total cost to test 10.Aufbau eines vollständig parallelen Testers

3 Evolution der Wireless Tests Signaling-Test Um Tests durchzuführen muss eine Verbindung zwischen zwei Geräten aufgebaut Vorteile: Kann jedes Wireless-Gerät testen Umfassende Tests Nachteile: Eher teuer und relativ langsam Non-Signaling-Test Kommunikation zwischen PC und Chip, um Gerät in einen bestimmten Modus zu versetzt, damit dieser sendet oder empfängt Vorteile: Schnellere Tests Nachteile: Weniger "umfassenden" Prüfung

4 Non-Signaling Test = Physical Layer Testing Ermöglicht Chipsatz-Unternehmen und Wireless-Gerät OEMs, die HF-Performance eines Produkts zu testen, ohne eine Netzwerkverbindung aufzubauen Auf der physikalischen Schicht des Chipsatzes fokussiert Reduziert die Testzeit Senkt die Kosten für Testgeräte Device Under Test (DUT) von einem PC (USB, SDIO, PCIe) gesteuert Device Under Test (in test mode) Device Under Test (in test mode) PC Manufacturing Test Driver Non-Signaling API Senden oder empfangen spezifischer Signalformen auf Basis der PC-basierten Steuerung

5 Komponenten in einem Wireless Test System Test Executive / Sequencer Test Equipment API Device Under Test Manufacturing Test Driver Non-Signaling API RF Instrument Vom Testequipment Hersteller RF Test plan Ergebnisse vom Chiphersteller Vom Chiphersteller, Kunde, Integrator oder Testequipment Hersteller

6 Inhärent parallele Natur von PXI Multi-core Processors Leveraging latest processors LabVIEW compatible with multiple cores Modular Multiple VSAs and VSGs in single system Non RF instruments such as ARBs, Digitizers, Digital, etc Synchronization RF instruments synchronized across back plane to within 0.1 degrees of phase offset Software Compatibility LabVIEW and TestStand compatible with multiple core technology Expandability Daisy chain multiple chassis for more parallel testing

7 Multi DUT Testing mit mehreren VSTs DUT1 Eine SW-Stack für mehrere VSTs läuft auf dem Prozessor Durch Daisy-Chain sind noch mehr parallele Prüfung möglich Synchronisation auf der PXI-Backplane mit einer Phasenverschiebungen von <0,1 Grad

8 Öffnen mehrerer Sessions zu Instrumenten Multiple Instrument Sessions Manage / acquire / generate from multiple instruments in parallel

9 Synchronisieren mit NI TCLK Multiple Session Handles All instruments are initiated at the same time Using Multiple Instruments Array controls number of homogenous analyzers / generators

10 Composite-Messungen mit NI-RF-Toolkits Traditionelle Ansatz für die Verarbeitung von Messungen Neuer Ansatz für die Verarbeitung von Messungen

11 Composite-Messungen mit NI-RF-Toolkits Composite-Messungen mit dem NI LTE Toolkit & LabVIEW Set up multiple measurements Fetch results Composite-Messungen mit dem NI LTE Toolkit & C checkWarn(niLTESA_SelectMeasurements(lteSession, NILTESA_VAL_MODACC_MEASUREMENT | NILTESA_VAL_SEM_MEASUREMENT | NILTESA_VAL_OBW_MEASUREMENT | NILTESA_VAL_CHP_MEASUREMENT | NILTESA_VAL_ACP_MEASUREMENT | NILTESA_VAL_PVT_MEASUREMENT | NILTESA_VAL_CCDF_MEASUREMENT)); checkWarn(niLTESA_ModAccGetChannelRMSEVM(lteSession, "PUSCH", &channelRmsEvm)); checkWarn(niLTESA_ModAccGetAverageCarrierFrequencyOffset(lteSession, "", &carrierFreqOffset)); checkWarn(niLTESA_SEMGetMeasurementStatus(lteSession, "", &semStatus)); checkWarn(niLTESA_SEMGetPeakReferenceFrequency(lteSession, "", &peakReferenceFrequency)); checkWarn(niLTESA_SEMGetReferencePower(lteSession, "", &referencePower)); Setup Composite Measurement Acquire Measurements

12 Software Pipelining mit den NI RF Toolkits Acquire IQ Data Wait for DUT Process EVM1 Acquire IQ data Wait for DUT Process EVM2 Traditioneller Ansatz: Acquire IQ Data Wait for DUT Process EVM1 Acquire IQ Data Wait for DUT Process EVM2 Acquire IQ Data Wait for DUT Process EVM3 SW Pipelining

13 Software Pipelining mit den NI RF Toolkits Durchführung von mehreren ACLR Messungen Initiate ACP and wait for HW to Complete ACP processing kicked off in parallel Initiate TXP ACP processing kicked off in parallel Naming Results Allows for fetching at any point in code Measurement Setup Setup measurement while previous one is processing Fetch Measurement Measurements can be fetched at any point based on names

14 Case Study: WLAN Produktionstests Beispiel WLAN Multi-DUT Test System 1x NI PXIe-5644R Vector Signal Transceiver 1x NI PXIe-2790 Solid-State Power Combiner and Switch 3x NI PXIe-2543 Solid-State Dual 4x1 Multiplexer Test von bis zu vier Prüflinge mit jeweils vier Antennen, 16 Ports gesamt

15 Case Study: WLAN Produktionstests Eine typische WLAN-Test-Sequenz besteht aus den folgenden Zeitglieder: Geräte-Boot-up (BU) Kalibrierung (C) Übertragen Test (TX) Erhalten Test (RX) 65% bis 90% der Testzeit wird in der Regel für die DUT Steuerung benötigt Traditionell werden Geräte seriell über eine Teststation getestet

16 Case Study: WLAN Produktionstests Durch das Pipelinen des Bootvorgangs (BU) und der Gerätesteuerung ist es möglich, die Testzeiten um bis zu 35% zu reduziert Diese Reduzierung der Testzeit führt zu höheren Gerätedurchsatz und geringere Testkosten pro Gerät Traditional Test Plan Serial Pipelining > 35% Reduzierung der Testzeit

17 Case Study: WLAN Produktionstests Durch die patentierte parallele Sende- und Empfangstests Technologie der NI Instrumente, werden die Testzeiten um bis zu 60% reduzieren und sind damit branchenführend. Serial Pipelining > 35% Reduzierung der Testzeit Parallel Tx and Rx Testing Techniques > 60% Reduzierung der Testzeit

18 NI TestStand – Test Management Software Grafische Entwicklungsumgebung Automatisieren Tests in jeder Sprache geschrieben Multithreaded Sequenzausführung ASCII, HTML / Web, XML und ATML Berichterstellung Access, Oracle, SQL Server-Datenbank- Anbindung

19 Sequential vs. Parallel vs. Auto-scheduled Execution Ein DUT zu einer Zeit Sehr einfache Code-Struktur 12 Zeitblöcke für 4 Geräte Mehrere DUTs parallel Switching ermöglicht der Hardware geteilt werden ~30–60% Reduzierung der Testzeit Gleiches HW Setup wie bei Parallel TestStand auto-schedules resources ~15–20% weitere Reduzierung der Testzeit

20 Resource Usage Profiler Bietet die sofortigen Visualisierung und Leistung sowie Statistiken für alle aktuellen Ausführungen, Threads und Ressourcen Ein voll optimierter Test sollte 4-mal die Zeit des längsten Testschritts benötigen Sequential Execution Parallel Execution Auto-Scheduled Execution

21 Fallbeispiel: Testdurchsatz 4-fach Test Vorraussetzungen: 3 Mio DUTs / pro Jahr produzieren / testen Systeme laufen 20 Std. am Tag bei 300 Tagen im Jahr 20 Std. x 300 Tage = 6000Std. / pro Jahr 3 Mio/6000Std. = 500Stk. /pro Stunde = Stk./pro Minute Prüfzeit pro Prüfling 6 Min. Traditional Test Plan 4x DUT = 24 Min Serial Pipelining 4x DUT = 15 Min Parallel Tx und Rx Testing Techniques = 8.4 Min

22 Fallbeispiel: Testequipmentkosten

23 NI’s RF Offering RF Soft Front Panels Easy to use Generation and analysis VNAs Up to 8.5 GHz > 110 dB dynamic range Vector Signal Analyzers Up to 26.5 GHz ACLR <-80 dBC for W-CDMA EVM better than 47 dB for WiFi Signal Generators Vector up to 6.6 GHz CW up to 20 GHz Switches Up to 26 GHz Solid state or mechanical Cellular Test Software GSM/EDGE W-CDMA/HSPA+ LTE Wireless Connectivity a/b/g/n/j/p/ac Bluetooth EDR/LE Broadcast and Navigation AM/FM GPS GLONASS Power Meters Up to 18 GHz USB powered Vector Signal Transceivers Open FPGA Up to 6 GHz frequency 80 MHz real time bandwidth

24 RF Signal Generators & Analyzers Switching, Amplifiers, Attenuators RF Vector Network Analyzer Power Meters FPGA I/O & Coprocessing Multicore Processing Optimized APIs Cellular, Wireless, and GPS Test Toolkits (802.11a/b/g/n/ac, BT, GSM/EDGE, WCDMA, LTE, WiMAX, GPS, etc.) Reference Architectures Soft Front Panels NI RF Test Platform Highly Modular Hardware & Software RF Vector Signal Transceivers

25 Beispiel RF Test Lösung Multi-DUT Tests Modular PXI Plattform hoch skalierbar Multi-standard Tests Cellular + Wireless Connectivity + Navigation MIMO Tests 160 MHz BW ac Test Contiguous 160 MHz Bandbreite und non- contiguous MHz Bandbreite Dual PXIe-5644R Dual PXIe-2790 Splitter + Combiner

26 NI PXIe GHz Solid-State Power Combiner und Switch Module Combine und switch signals von 10 MHz bis 6 GHz Ideal für Multi-DUT Mobilfunk- und Wireless-Konnektivität Produktionstests Speichern der RF-Pfad Kalibrierungsinformationen in NI Switch Executive Unbegrenzte Lebensdauer der Schalter 50 Ohm Terminierung auf den Kanälen und COM- Verbindungen

27 PXIe-2790 #2 160 (80+80) MHz BW + 2x2 MIMO + Parallel Test Beispiel Hardware Konfiguration PXIe-5644R #1 PXIe-5644R #2 PXIe-2790 #1 COM A COM B SUM AB COM A COM B SUM AB 160 or MHz BW DUT RF In RF OutRF InRF Out Ch1A / Ch1B 80 MHz 2x2 MIMO DUT Ch0A / Ch0B 2-up Parallel 80 MHz DUTs ODER Parallel RF Protocol Test

(80+80) MHz BW + 2x2 MIMO + Parallel Test Hohe Flexibilität, keine Neuverkabelung erforderlich 2-up Parallel Testing 2x2 MIMO Test 160 (80+80) MHz BW ac Test Parallel RF Protocol Test (Ex: WLAN + LTE)

29 Aufbau eines vollständig parallelen Testers VST0 VST1 VST2 VST3 DUT0 DUT1 DUT2 DUT3 Beispiel Testplan: 1. LTE EVM 2. LTE ACLR 3. LTE OBW 4. WCDMA EVM 5. WCDMA ACLR ac EVM ac SEM 8. Bluetooth DEVM

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