5G創(chuàng)新不止于設(shè)計

測試和測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需要的測試方法與之前的無線技術(shù)截然不同

哪些技術(shù)正在讓5G逐步變成現(xiàn)實？

十年后，我們回頭看時，肯定會說5G是迄今為止最重要的技術(shù)之一。它實現(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，以及最快速的視頻體驗?！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)和消費者。它有望提供革命性的無限制的體驗，具有更快的數(shù)據(jù)，更短的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間（更低的延遲），隨時隨地的即時訪問以及數(shù)十億個設(shè)備的容量。我們這里說的不只是更快速地將視頻下載到手機上。與3G和4G不同，5G的應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不只是移動設(shè)備，它將擴展到我們生活的各個方面。從實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)到確保自主汽車的安全，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)機構(gòu)正在馬不停蹄地定義5G，但真正的工作才剛剛開始。現(xiàn)在，半導(dǎo)體、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、云、軟件、制造和測試技術(shù)領(lǐng)域的公司必須設(shè)計、開發(fā)、測試和交付能夠利用這些新無線功能的解決方案。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線架構(gòu)有很大的不同。5G還包括新的無線控制機制，通過將控制與數(shù)據(jù)分割開來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的概念，使服務(wù)擴展到單個用戶設(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、開發(fā)和測試方式。對于算法設(shè)計，如果要從概念過渡到生產(chǎn)，只是對系統(tǒng)進行建模而沒有進行真實的驗證是不夠的。而對于測試來說，僅針對單個組件的傳統(tǒng)方法將無法解釋對系統(tǒng)的整體影響。

基于平臺的方法

世界各地的無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化方法來開展5G研究。

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

-隆德大學(xué)開發(fā)了第一個大規(guī)模MIMO原型；

-布里斯托大學(xué)和Facebook的研究人員擴展了其大規(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化設(shè)計方法充分利用了軟件無線電（SDR）來應(yīng)對系統(tǒng)挑戰(zhàn)以及縮短獲得結(jié)果的時間。用于設(shè)計和原型驗證的SDR將隨著軟件的變化而不斷發(fā)展。我們甚至可以預(yù)想功能更加強大的SDR，其軟件將擴展到擴展到物理層之上，以利用龐大的開源軟件生態(tài)系統(tǒng)。這將使研究人員能夠解決更上層的網(wǎng)絡(luò)，進一步減少采用時間，并打破了孤立的設(shè)計方法。

5G創(chuàng)新不止于設(shè)計

測試和測量解決方案將成為5G商業(yè)化周期的關(guān)鍵。測試系統(tǒng)必須擴展到物理層之上，才能使用可控/可轉(zhuǎn)向的波束來快速且經(jīng)濟高效地測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。這些測試解決方案不僅需要能夠測試設(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測試無線設(shè)備和系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)級空口傳輸技術(shù)(Over-the-air,OTA)測試將成為5G生態(tài)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測試之一。OTA測試提出了幾個挑戰(zhàn)，但最困難的地方或許是測試設(shè)備和待測設(shè)備共存的環(huán)境?？諝馐且环N不可預(yù)知的媒介，而信道本身也隨時間和環(huán)境條件而變化。無線測試工程師必須在OTA場景中隔離通道，并逐個使用波束來控制設(shè)備，以有效地“測試”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。因為設(shè)備的訪問會受到限制，測試設(shè)備的頻率必須升高到毫米波頻帶，然后逐個波束地分析主要性能參數(shù)。

最后一點，盡管帶寬是一個常見的測試挑戰(zhàn)，但是經(jīng)過測試的5G帶寬預(yù)計將比標(biāo)準(zhǔn)LTE信道寬50倍。在這些帶寬下，測試系統(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處理所有數(shù)據(jù)。

下一步路在何方

無線研究人員采用基于SDR的平臺設(shè)計方法，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)變測試方法，而靈活且可配置的平臺化方法對于生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要。