如今，5G通信成為熱門話題。今年初，中國啟動5G試驗，對5G各項關鍵技術進行研究和論證，對有競爭力的方案進行標準化推動，以加快產(chǎn)業(yè)化進程;三大電信運營商也根據(jù)各自工作部署，開始有序推進5G網(wǎng)絡前期的研發(fā)和實驗工作，并制定了2020年啟動5G網(wǎng)絡商用的計劃。在通信布網(wǎng)、測試先行的思路下，隨著主要通信廠商進入預研階段，羅德與施瓦茲、是德科技、安立、大唐聯(lián)儀、星河亮點等國內(nèi)外測試設備公司紛紛展開新一代通信技術的研發(fā)，提供測試解決方案。
高頻、大容量
成測試主要挑戰(zhàn)
毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，成為5G的主要驅(qū)動力。面向2020年及未來，超高清、3D和虛擬現(xiàn)實的流行，將會驅(qū)動數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提升，同時用戶還希望能夠在體育場、演唱會等超密集場所，高鐵、車載、地鐵等高速移動環(huán)境下也能夠獲得一致的業(yè)務體驗;加之物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，智能家居、智能電網(wǎng)、視頻監(jiān)控、移動醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)等應用對移動通信技術提出了更嚴格的低延時、高可靠性、大容量等需求。這是5G發(fā)展的現(xiàn)實基礎。然而，為了滿足5G 高速度、低延遲高可靠、高連接低功耗的需求，帶來了網(wǎng)絡架構、新物理層、新波形、頻譜、傳輸網(wǎng)、時延、能耗、基站形態(tài)、天線等各種挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)都需要測試方案的跟進。
對此，大唐聯(lián)儀總工程師李孟喜表示，應對上述需求，MassiveMIMO 與波束成型技術和載波聚合技術將成5G 通信網(wǎng)絡的主流技術，這也是5G測試設備的主要挑戰(zhàn)。首先，5G終端對射頻的指標要求越來越高，首要支持高頻段，達到60GHz，超大帶寬，至少支持500MHz，支持更高階調(diào)制，如256QAM、超低的EVM、-50dBm、優(yōu)異的相位噪聲指標、-120dBc以及更低的鄰道泄露比等射頻指標。不同于之前移動通信大部分集中于3GHz以下的狀況，5G時代的頻段除了傳統(tǒng)的6GHz以下頻段，還新增了28 GHz、38G~40GHz、57G~64GHz、70G~75GHz、81G~89GHz等高頻段;帶寬至少500MHz，甚至高達3GHz。測試儀表需要針對高頻段的支持開展中頻、射頻的新技術、新方案的研究和開發(fā)。其次，5G時代的Massive MIMO要求天線數(shù)量可能多達128根之多。測試儀表需要針對該特性研發(fā)支持多天線同時測試，支持更多的射頻通道和端口，射頻設計、多端口結(jié)構方案等方面均需提升。最后，5G時代的數(shù)據(jù)速率要求相對于4G時代至少提升1000倍。
北京星河亮點技術股份有限公司副總裁徐國鑫也表示，對測試行業(yè)來說，5G是一個很艱難的工作。大容量通信需要新的空中接口和新的網(wǎng)絡結(jié)構，對比傳統(tǒng)儀表測試，5G在高可靠、低延時上的要求提高了一個數(shù)量級。從儀表測試技術來看，可以把5G分成三大類：一是天線增強技術，二是波束成型，三是3D MIMO。這要求測試設備的體積更小、集成度更高。按照傳統(tǒng)天線的接入技術是達不到要求的，一般需要通過空中接口、空中無線的方式進行測試，整個測試的理論、測試方法、測試儀器都是新的。
端到端解決方案
仍是發(fā)展趨向
盡管存在挑戰(zhàn)，且目前5G還在預研階段，標準尚在制訂當中，但國際廠商行動相對領先，已經(jīng)開始推出針對5G測試的解決方案。
是德科技研發(fā)部高級研發(fā)經(jīng)理張海濤認為測試測量解決方案的靈活性至關重要，是德科技正在通過軟件和模塊化兩大途徑來提升解決方案的靈活性。還有就是客戶需要低成本測試工具和降低方案的成本，另一個就是Massive MIMO基站的測量方法和方案，需要跟業(yè)內(nèi)做5G基站的合作伙伴一起定義。
羅德與施瓦茨(R&S)公司也表示，雖然目前5G技術標準尚在討論中，但是羅德與施瓦茨已經(jīng)開始投入到相關測試技術及方案研究中。針對5G廣泛認可的毫米波、大規(guī)模天線陣、新空中接口等關鍵技術，R&S公司提供完整的測試解決方案，可以幫助設備廠家進行相應5G技術的研究。
專家觀點
大唐聯(lián)儀總工程師李孟喜
研發(fā)集成一體化5G測試儀表
對測試來說，由于協(xié)議和算法還未定型，所以暫時不會涉及，當前主要集中在明確的高頻段、高帶寬的毫米波測試和Massive MIMO方向上，已有一些測試廠商基于之前的技術積累給出了一些高頻段測試儀表，但并非針對5G的最終方案。后續(xù)需解決的5G是標準規(guī)范的制定，測試規(guī)范是在核心規(guī)范制定之后才能確定。大唐聯(lián)儀正在投入力量研究具有高測量頻率、寬測量帶寬、優(yōu)異射頻性能和收發(fā)集成一體等特點的5G測試儀表。
羅德與施瓦茨公司技術經(jīng)理Corbett Rowell
5G與物聯(lián)網(wǎng)的應用密不可分
5G與4G的應用生態(tài)并不相同，4G仍以移動手機為主，可是5G時代的主流應用必將是物聯(lián)網(wǎng)。所以在研究測試的時候，需要使IoT能與5G網(wǎng)絡共存，如果我們想使IoT以更加大規(guī)模的方式進行部署，就需要有一個信號嵌入到4G當中，與4G等網(wǎng)絡實現(xiàn)多連接。在5G技術中，追求使用多裁波波形、微波頻率、毫米波涉率和更寬調(diào)制帶寬，目前正在研究的波形包括OFDM、FBMC、UFMC等。預計5G的波形將會是OFDM的一種變形。
是德科技研發(fā)部高級研發(fā)經(jīng)理張海濤
應對測試場景的復雜性
隨著5G的演進，對于測試的場景需求會非常復雜，以往單臺儀表和應用就能滿足用戶，將來就會不滿足。我們現(xiàn)在的想法是希望給用戶提供更加完整的測量和全套解決方案，包括現(xiàn)有成熟的軟硬件產(chǎn)品和為用戶定制的硬件和集成軟件產(chǎn)品，這樣能夠更好地適應5G用戶特殊的測量需求。是德科技5G仿真和測量解決方案包括：毫米波、寬帶信號生成和分析，物理層設計，MIMO、射頻、微波和毫米波元器件和天線，以及高速數(shù)字和功率測量。
