5G創(chuàng)新不止于設(shè)計(jì)

測(cè)試和測(cè)量解決方案將成為產(chǎn)品商業(yè)化周期中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

但是，5G需要的測(cè)試方法與之前的無(wú)線技術(shù)截然不同

哪些技術(shù)正在讓5G逐步變成現(xiàn)實(shí)？

十年后，我們回頭看時(shí)，肯定會(huì)說(shuō)5G是迄今為止最重要的技術(shù)之一。它實(shí)現(xiàn)了當(dāng)今正在興起的一切，包括可以相互通信的自主駕駛汽車(chē)，以及最快速的視頻體驗(yàn)?！狿atrickMoorhead，MoorInsights&Strategy總裁兼首席分析師

5G代表著新一代的變革，將深刻影響全球的企業(yè)和消費(fèi)者。它有望提供革命性的無(wú)限制的體驗(yàn)，具有更快的數(shù)據(jù)，更短的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間（更低的延遲），隨時(shí)隨地的即時(shí)訪問(wèn)以及數(shù)十億個(gè)設(shè)備的容量。我們這里說(shuō)的不只是更快速地將視頻下載到手機(jī)上。與3G和4G不同，5G的應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不只是移動(dòng)設(shè)備，它將擴(kuò)展到我們生活的各個(gè)方面。從實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)到確保自主汽車(chē)的安全，5G將以難以想象的方式改變我們的生活。

通往5G之路

3GPP標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)正在馬不停蹄地定義5G，但真正的工作才剛剛開(kāi)始?，F(xiàn)在，半導(dǎo)體、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、云、軟件、制造和測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的公司必須設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試和交付能夠利用這些新無(wú)線功能的解決方案。這并非易事。

5G采用了大規(guī)模MIMO和毫米波等新技術(shù)。兩種技術(shù)都使用多天線和波束成形技術(shù)，這與目前和以往的無(wú)線架構(gòu)有很大的不同。5G還包括新的無(wú)線控制機(jī)制，通過(guò)將控制與數(shù)據(jù)分割開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的概念，使服務(wù)擴(kuò)展到單個(gè)用戶設(shè)備。

另外，5G標(biāo)準(zhǔn)比3G和4G標(biāo)準(zhǔn)要復(fù)雜得多。5G將變革我們的網(wǎng)絡(luò)，所以行業(yè)必須改變這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試方式。對(duì)于算法設(shè)計(jì)，如果要從概念過(guò)渡到生產(chǎn)，只是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模而沒(méi)有進(jìn)行真實(shí)的驗(yàn)證是不夠的。而對(duì)于測(cè)試來(lái)說(shuō)，僅針對(duì)單個(gè)組件的傳統(tǒng)方法將無(wú)法解釋對(duì)系統(tǒng)的整體影響。

基于平臺(tái)的方法

世界各地的無(wú)線研究人員很快就發(fā)現(xiàn)，成功的唯一途徑是采用以軟件為中心的平臺(tái)化方法來(lái)開(kāi)展5G研究。

-諾基亞推出了首個(gè)73GHz的毫米波5G原型，并使用毫米波頻譜打破了移動(dòng)接入數(shù)據(jù)速率的紀(jì)錄；

-隆德大學(xué)開(kāi)發(fā)了第一個(gè)大規(guī)模MIMO原型；

-布里斯托大學(xué)和Facebook的研究人員擴(kuò)展了其大規(guī)模MIMO原型，創(chuàng)造了前所未有的頻譜效率里程碑。

這些系統(tǒng)原型已經(jīng)成為5G技術(shù)演變中的重要環(huán)節(jié)。這些案例中使用的平臺(tái)化設(shè)計(jì)方法充分利用了軟件無(wú)線電（SDR）來(lái)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)挑戰(zhàn)以及縮短獲得結(jié)果的時(shí)間。用于設(shè)計(jì)和原型驗(yàn)證的SDR將隨著軟件的變化而不斷發(fā)展。我們甚至可以預(yù)想功能更加強(qiáng)大的SDR，其軟件將擴(kuò)展到擴(kuò)展到物理層之上，以利用龐大的開(kāi)源軟件生態(tài)系統(tǒng)。這將使研究人員能夠解決更上層的網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步減少采用時(shí)間，并打破了孤立的設(shè)計(jì)方法。

5G創(chuàng)新不止于設(shè)計(jì)

測(cè)試和測(cè)量解決方案將成為5G商業(yè)化周期的關(guān)鍵。測(cè)試系統(tǒng)必須擴(kuò)展到物理層之上，才能使用可控/可轉(zhuǎn)向的波束來(lái)快速且經(jīng)濟(jì)高效地測(cè)試這些新的多天線技術(shù)。此外，這些系統(tǒng)必須解決具有極寬帶寬的新毫米波設(shè)備。這些測(cè)試解決方案不僅需要能夠測(cè)試設(shè)備的重要參數(shù)，而且還要具有成本效益，不僅能充分發(fā)揮5G的潛力，而且可使之得到廣泛應(yīng)用。

基于這些特性，5G需要采用不同的方法來(lái)測(cè)試無(wú)線設(shè)備和系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)級(jí)空口傳輸技術(shù)(Over-the-air,OTA)測(cè)試將成為5G生態(tài)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試之一。OTA測(cè)試提出了幾個(gè)挑戰(zhàn)，但最困難的地方或許是測(cè)試設(shè)備和待測(cè)設(shè)備共存的環(huán)境?？諝馐且环N不可預(yù)知的媒介，而信道本身也隨時(shí)間和環(huán)境條件而變化。無(wú)線測(cè)試工程師必須在OTA場(chǎng)景中隔離通道，并逐個(gè)使用波束來(lái)控制設(shè)備，以有效地“測(cè)試”設(shè)備。

此外，英特爾等公司已經(jīng)推出了早期的相控陣天線模塊，其特征是直接連接到RF前端的天線，以最大限度減少系統(tǒng)損耗。因?yàn)樵O(shè)備的訪問(wèn)會(huì)受到限制，測(cè)試設(shè)備的頻率必須升高到毫米波頻帶，然后逐個(gè)波束地分析主要性能參數(shù)。

最后一點(diǎn)，盡管帶寬是一個(gè)常見(jiàn)的測(cè)試挑戰(zhàn)，但是經(jīng)過(guò)測(cè)試的5G帶寬預(yù)計(jì)將比標(biāo)準(zhǔn)LTE信道寬50倍。在這些帶寬下，測(cè)試系統(tǒng)不僅必須生成和采集更寬帶寬的波形，還需要能夠?qū)崟r(shí)處理所有數(shù)據(jù)。

下一步路在何方

無(wú)線研究人員采用基于SDR的平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，加快了5G的早期研究階段以及所獲得的成果?，F(xiàn)在，測(cè)試解決方案提供商也必須這樣做。5G要求我們必須以前所未有的方式轉(zhuǎn)變測(cè)試方法，而靈活且可配置的平臺(tái)化方法對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要。