深談5G技術(shù)未來發(fā)展走勢(shì)及測(cè)試挑戰(zhàn) - 全文

　　據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)言，5G在2020年開始將成為下一代的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，擁有一千倍數(shù)據(jù)速率的提升，與此同時(shí)也會(huì)有更多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備加入5G通信系統(tǒng)，這對(duì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出了更高的技術(shù)要求。

　　可以發(fā)現(xiàn)從4G到5G無論是應(yīng)用場(chǎng)景，正在探討的技術(shù)以及對(duì)于測(cè)量的挑戰(zhàn)都是前所未有的，這個(gè)變化不是簡(jiǎn)單的演進(jìn)而是變革。鑒于此，編者誠(chéng)邀是德科技大中華區(qū)5G項(xiàng)目高級(jí)總監(jiān)于慶鎖先生探討5G測(cè)試領(lǐng)域相關(guān)設(shè)計(jì)與挑戰(zhàn)。

　　是德科技大中華區(qū)5G項(xiàng)目高級(jí)總監(jiān)于慶鎖表示，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為5G在2016年開始標(biāo)準(zhǔn)化工作，2018年形成第一個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn)，2020年開始商用。

　　縱觀主流發(fā)展方向 助力創(chuàng)新設(shè)計(jì)可行性

　　于總指出，當(dāng)前5G還處在前期概念、預(yù)研和原型機(jī)驗(yàn)證的階段，并具有在收斂前的發(fā)散性特點(diǎn)，而測(cè)試技術(shù)是伴隨著5G使能技術(shù)協(xié)同發(fā)展的。如今學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都在嘗試尋找和研究具有突破性、成本可控的潛在技術(shù)和方向，測(cè)試技術(shù)在此階段需要能夠幫助用戶多層次快速靈活地進(jìn)行假設(shè)驗(yàn)證的研究。無論是系統(tǒng)鏈路預(yù)算設(shè)計(jì)、系統(tǒng)模型仿真、信道建模與測(cè)量、新波形和調(diào)制方式、頻譜研究、新型天線、性能驗(yàn)證等接入層技術(shù)，還是NFV、SON、Cloud、安全等應(yīng)用層技術(shù)，測(cè)試技術(shù)都在幫助用戶獲得初始數(shù)據(jù)用來驗(yàn)證創(chuàng)新設(shè)計(jì)的可行性。

　　測(cè)試技術(shù)發(fā)展的另外一個(gè)特點(diǎn)是多通道。由于Massive MIMO概念的引入，未來在eMMB場(chǎng)景的基站形態(tài)會(huì)發(fā)生革命性變化。Massive MIMO基站的天線通常集成有64個(gè)陣元或更多，ZTE已經(jīng)在MWC2015上展出了128個(gè)通道一體化基站，其他設(shè)備廠商也有類似產(chǎn)品。對(duì)于新形態(tài)的Massive MIMIO基站的測(cè)試技術(shù)的研究已經(jīng)提上日程，這其中涉及到原型機(jī)設(shè)計(jì)、測(cè)試方法、測(cè)試指標(biāo)、測(cè)試效率等很多方面亟待解決的問題。

　　還有一個(gè)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展方向就是超寬帶。為了滿足5G高達(dá)10Gbps峰值速率的要求，信道帶寬方面就必須有所改變。目前對(duì)于單通道的帶寬要求從500MHz至高達(dá)5GHz，之所以要考慮這么高的信道帶寬的要求，就是考慮到未來系統(tǒng)容量的可升級(jí)性，必須未雨綢繆，提前考慮到系統(tǒng)裕量。超寬帶首先帶來的測(cè)試挑戰(zhàn)就是寬帶矢量信號(hào)的產(chǎn)生、接收和解調(diào)。其次超寬帶帶來了是巨量數(shù)據(jù)的可靠傳輸問題，對(duì)高速數(shù)字總線、接口測(cè)試，光通信測(cè)試等都提出了測(cè)試挑戰(zhàn)。

　　——本文選自5月份《測(cè)試測(cè)量特刊》

　　測(cè)試技術(shù)目前的四大挑戰(zhàn)

　　于總表示，在5G測(cè)試方面的挑戰(zhàn)是巨大的，首先是大于6GHz頻段，尤其是微波、毫米波頻段MIMO信道測(cè)量的挑戰(zhàn)。5G很可能會(huì)引入毫米波頻段用于移動(dòng)通信。目前對(duì)于毫米波頻段信道特性的了解程度還很不足夠，尤其引入超寬帶、Massive MIMO的新需求。傳統(tǒng)的專用信道測(cè)量設(shè)備不夠靈活，升級(jí)成本巨大，基本無法滿足現(xiàn)階段對(duì)6GHz~100GHz頻率范圍內(nèi)的靈活測(cè)量?，F(xiàn)階段需要一套靈活的通用信道測(cè)量方案，用相對(duì)較低的成本，靈活地測(cè)量并提取True MIMO信道參數(shù)為研究人員提供詳盡的數(shù)據(jù)用于信道建模的研究。

　　另一個(gè)挑戰(zhàn)在于， 5G終究是要商用的。因此如何將前期預(yù)研階段的研究成果與工程化實(shí)踐相結(jié)合，加速產(chǎn)品商用化的速度，是擺在基站和終端產(chǎn)品部門的巨大挑戰(zhàn)。這需要經(jīng)過驗(yàn)證的、可靠的、靈活可變的系統(tǒng)仿真平臺(tái)，為5G基站的設(shè)計(jì)提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，幫助設(shè)計(jì)人員降低設(shè)計(jì)成本，快速迭代，加速產(chǎn)品成熟定型。

　　第三個(gè)就是在Massive MIMO方面的挑戰(zhàn)，大規(guī)模天線陣的引入顛覆了傳統(tǒng)意義上的MIMO設(shè)計(jì)，由此帶來了巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但與此同時(shí)對(duì)于通道間幅相一致性的校準(zhǔn)也提出了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的臺(tái)式儀表在通道數(shù)，同步及成本上已經(jīng)沒有太多優(yōu)勢(shì)。取而代之的是具有相位相參能力的多通道模塊化儀表來解決這些問題，這里需要強(qiáng)調(diào)一下相位相參，發(fā)射通道間只有達(dá)到相位相參才能產(chǎn)生正確的波束賦型，僅僅做到時(shí)間同步是不夠的。

　　最后就是新空口。目前各家都提出了許多新空口的方案，基本上都是在OFDM的基礎(chǔ)上的改進(jìn)和提升。如何快速產(chǎn)生并部署到測(cè)試環(huán)境中去，在真實(shí)環(huán)境下驗(yàn)證新空口的性能，是廣大研發(fā)設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)。這要求需要一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)工具，提供快速修改、測(cè)試、驗(yàn)證的能力。

　　與之匹配的絕佳解決方案

　　“是德科技擁有業(yè)內(nèi)最先進(jìn)最全面的測(cè)試測(cè)量工具和方案，從新波形和系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真、原型機(jī)驗(yàn)證、頻譜和信號(hào)分析、多通道系統(tǒng)、毫米波、光通信和高速數(shù)字測(cè)試等方向?yàn)橛脩籼峁?zhǔn)確真實(shí)的測(cè)試結(jié)果、靈活可靠的測(cè)試方案”，于總指出。5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)雖然目前還沒有最終定型，可以預(yù)見異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是其中比較可行的方案之一。Massive MIMO宏基站應(yīng)該定位在eMMB場(chǎng)景下的熱點(diǎn)覆蓋和高速率傳輸，特點(diǎn)之一就是可以產(chǎn)生可定向的賦型波束，不同波束之間可以共用相同的時(shí)頻資源，即通過空分復(fù)用的方式提高頻譜效率、減小干擾。

　　于總強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)在的微波毫米波方案可以覆蓋9KHz~110GHz的寬帶矢量信號(hào)產(chǎn)生和分析；多通道方案靈活支持幾十個(gè)到上百個(gè)通道Massive MIMO相位相參發(fā)射機(jī)及接收機(jī)方案，發(fā)射機(jī)及接收機(jī)帶寬從幾十兆赫茲到幾個(gè)GHz?？蓪?shí)現(xiàn)通道間精準(zhǔn)的時(shí)間同步及相位相參；是德科技提供400G光通信測(cè)試方案，可為用戶提供高達(dá)63GHz實(shí)時(shí)帶寬示波器系統(tǒng)用于高速數(shù)字電路和接口測(cè)試。

　　5G測(cè)試發(fā)展戰(zhàn)略及整體布局

　　從以語音通訊、中高速數(shù)據(jù)傳輸為主的2G/3G/4G，到以數(shù)據(jù)通訊、超高速數(shù)據(jù)傳輸為主的5G，從人與人之間的交流，到機(jī)器與機(jī)器之間的萬物互聯(lián)，從熟悉的通訊頻段到未知的微波毫米波頻段、從頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用到全新的空分復(fù)用，所有的變化對(duì)于我們來說既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇。對(duì)于中國(guó)來說更是如此，用句俗語來說這正是彎道超車的好機(jī)會(huì)。在過去兩年經(jīng)過國(guó)內(nèi)學(xué)校，科研機(jī)構(gòu)，運(yùn)營(yíng)商，設(shè)備廠家及測(cè)試廠家的共同努力，5G的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)使能的研發(fā)進(jìn)展迅速并逐漸收斂，逐步達(dá)成共識(shí)。并且與全球5G的研發(fā)并駕齊驅(qū)，甚至領(lǐng)先。

　　就頻譜而言，今年下半年將召開WRC-15會(huì)議，將討論6GHz以下分配給IMT的頻段；2019年召開WRC-19，預(yù)計(jì)會(huì)討論高頻段的分配。因此對(duì)于新頻段的信道模型的研究將成為一個(gè)熱點(diǎn)。5G的信道建模相較于前幾代技術(shù)而言更為復(fù)雜，因?yàn)橐肓诵滦痛笠?guī)模天線陣技術(shù)和毫米波，既需要考慮真實(shí)MIMO的場(chǎng)景要求，又要兼顧頻率擴(kuò)展（6GHz~100GHz）的靈活性。

　　最后，于總也表達(dá)了是德科技的愿景，表示作為測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，是德科技在無線通訊，微波毫米波，Massive MIMO， 超高速光通訊，信道及系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域引領(lǐng)科技的發(fā)展，并且廣泛與國(guó)內(nèi)高校，研究所，設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)商開展合作，為中國(guó)5G的發(fā)展鋪路搭橋，貢獻(xiàn)力量。

　　-----------------------

?