深谈5G技术未来发展走势及测试挑战 - 全文

　　据相关机构预言，5G在2020年开始将成为下一代的移动通信标准，拥有一千倍数据速率的提升，与此同时也会有更多的联网设备加入5G通信系统，这对系统的网络架构提出了更高的技术要求。

　　可以发现从4G到5G无论是应用场景，正在探讨的技术以及对于测量的挑战都是前所未有的，这个变化不是简单的演进而是变革。鉴于此，编者诚邀是德科技大中华区5G项目高级总监于庆锁先生探讨5G测试领域相关设计与挑战。

　　是德科技大中华区5G项目高级总监于庆锁表示，业内普遍认为5G在2016年开始标准化工作，2018年形成第一个5G标准，2020年开始商用。

　　纵观主流发展方向 助力创新设计可行性

　　于总指出，当前5G还处在前期概念、预研和原型机验证的阶段，并具有在收敛前的发散性特点，而测试技术是伴随着5G使能技术协同发展的。如今学术界和产业界都在尝试寻找和研究具有突破性、成本可控的潜在技术和方向，测试技术在此阶段需要能够帮助用户多层次快速灵活地进行假设验证的研究。无论是系统链路预算设计、系统模型仿真、信道建模与测量、新波形和调制方式、频谱研究、新型天线、性能验证等接入层技术，还是NFV、SON、Cloud、安全等应用层技术，测试技术都在帮助用户获得初始数据用来验证创新设计的可行性。

　　测试技术发展的另外一个特点是多通道。由于Massive MIMO概念的引入，未来在eMMB场景的基站形态会发生革命性变化。Massive MIMO基站的天线通常集成有64个阵元或更多，ZTE已经在MWC2015上展出了128个通道一体化基站，其他设备厂商也有类似产品。对于新形态的Massive MIMIO基站的测试技术的研究已经提上日程，这其中涉及到原型机设计、测试方法、测试指标、测试效率等很多方面亟待解决的问题。

　　还有一个测试技术的发展方向就是超宽带。为了满足5G高达10Gbps峰值速率的要求，信道带宽方面就必须有所改变。目前对于单通道的带宽要求从500MHz至高达5GHz，之所以要考虑这么高的信道带宽的要求，就是考虑到未来系统容量的可升级性，必须未雨绸缪，提前考虑到系统裕量。超宽带首先带来的测试挑战就是宽带矢量信号的产生、接收和解调。其次超宽带带来了是巨量数据的可靠传输问题，对高速数字总线、接口测试，光通信测试等都提出了测试挑战。

　　——本文选自5月份《测试测量特刊》

　　测试技术目前的四大挑战

　　于总表示，在5G测试方面的挑战是巨大的，首先是大于6GHz频段，尤其是微波、毫米波频段MIMO信道测量的挑战。5G很可能会引入毫米波频段用于移动通信。目前对于毫米波频段信道特性的了解程度还很不足够，尤其引入超宽带、Massive MIMO的新需求。传统的专用信道测量设备不够灵活，升级成本巨大，基本无法满足现阶段对6GHz~100GHz频率范围内的灵活测量。现阶段需要一套灵活的通用信道测量方案，用相对较低的成本，灵活地测量并提取True MIMO信道参数为研究人员提供详尽的数据用于信道建模的研究。

　　另一个挑战在于， 5G终究是要商用的。因此如何将前期预研阶段的研究成果与工程化实践相结合，加速产品商用化的速度，是摆在基站和终端产品部门的巨大挑战。这需要经过验证的、可靠的、灵活可变的系统仿真平台，为5G基站的设计提供可靠的测试数据，帮助设计人员降低设计成本，快速迭代，加速产品成熟定型。

　　第三个就是在Massive MIMO方面的挑战，大规模天线阵的引入颠覆了传统意义上的MIMO设计，由此带来了巨大的技术优势。但与此同时对于通道间幅相一致性的校准也提出了挑战。传统的台式仪表在通道数，同步及成本上已经没有太多优势。取而代之的是具有相位相参能力的多通道模块化仪表来解决这些问题，这里需要强调一下相位相参，发射通道间只有达到相位相参才能产生正确的波束赋型，仅仅做到时间同步是不够的。

　　最后就是新空口。目前各家都提出了许多新空口的方案，基本上都是在OFDM的基础上的改进和提升。如何快速产生并部署到测试环境中去，在真实环境下验证新空口的性能，是广大研发设计人员面临的挑战。这要求需要一个强大的平台工具，提供快速修改、测试、验证的能力。

　　与之匹配的绝佳解决方案

　　“是德科技拥有业内最先进最全面的测试测量工具和方案，从新波形和系统设计仿真、原型机验证、频谱和信号分析、多通道系统、毫米波、光通信和高速数字测试等方向为用户提供准确真实的测试结果、灵活可靠的测试方案”，于总指出。5G的网络架构虽然目前还没有最终定型，可以预见异构网络应该是其中比较可行的方案之一。Massive MIMO宏基站应该定位在eMMB场景下的热点覆盖和高速率传输，特点之一就是可以产生可定向的赋型波束，不同波束之间可以共用相同的时频资源，即通过空分复用的方式提高频谱效率、减小干扰。

　　于总强调，现在的微波毫米波方案可以覆盖9KHz~110GHz的宽带矢量信号产生和分析；多通道方案灵活支持几十个到上百个通道Massive MIMO相位相参发射机及接收机方案，发射机及接收机带宽从几十兆赫兹到几个GHz。可实现通道间精准的时间同步及相位相参；是德科技提供400G光通信测试方案，可为用户提供高达63GHz实时带宽示波器系统用于高速数字电路和接口测试。

　　5G测试发展战略及整体布局

　　从以语音通讯、中高速数据传输为主的2G/3G/4G，到以数据通讯、超高速数据传输为主的5G，从人与人之间的交流，到机器与机器之间的万物互联，从熟悉的通讯频段到未知的微波毫米波频段、从频分复用、时分复用、码分复用到全新的空分复用，所有的变化对于我们来说既是挑战又是机遇。对于中国来说更是如此，用句俗语来说这正是弯道超车的好机会。在过去两年经过国内学校，科研机构，运营商，设备厂家及测试厂家的共同努力，5G的标准及技术使能的研发进展迅速并逐渐收敛，逐步达成共识。并且与全球5G的研发并驾齐驱，甚至领先。

　　就频谱而言，今年下半年将召开WRC-15会议，将讨论6GHz以下分配给IMT的频段；2019年召开WRC-19，预计会讨论高频段的分配。因此对于新频段的信道模型的研究将成为一个热点。5G的信道建模相较于前几代技术而言更为复杂，因为引入了新型大规模天线阵技术和毫米波，既需要考虑真实MIMO的场景要求，又要兼顾频率扩展（6GHz~100GHz）的灵活性。

　　最后，于总也表达了是德科技的愿景，表示作为测试与测量领域的领导者，是德科技在无线通讯，微波毫米波，Massive MIMO， 超高速光通讯，信道及系统仿真等领域引领科技的发展，并且广泛与国内高校，研究所，设备厂商及运营商开展合作，为中国5G的发展铺路搭桥，贡献力量。

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