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是德科技:破解測試關(guān)鍵難題 全面參與工信部5G試驗

作者:ren_2008   日期:2018-11-02 12:25:08

5G要試驗,儀表需先行。目前由工信部組織的5G試驗已經(jīng)進入大規(guī)模場景驗證的第二階段,早在第一階段,是德科技就已經(jīng)開始參與其中,在如今的第二階段,是德科技全面參與,為華為、中興、大唐、愛立信、諾基亞等主要廠商提供支持。是德科技為5G測試做了哪些準備?二階段參與情況如何?近期,通信世界全媒體記者就5G測試的相關(guān)問題采訪了是德科技中國區(qū)無線市場部經(jīng)理白瑛。

 

 

從4G到5G,技術(shù)發(fā)生全面立體改變

 

作為5G試驗幕后的一家廠商,是德科技在研發(fā)和技術(shù)儲備方面卻是動手較早的一家。白瑛介紹,早在2011年三星宣布在28GHz毫米波頻段驗證5G速度、全球剛剛提出5G之時,是德科技(當時為安捷倫)就將5G列入了議題,白瑛則被公司任命為中國區(qū)5G負責人和聯(lián)絡人。

 

談起5G測試與以往通信技術(shù)測試的不同,白瑛認為首先需要從5G技術(shù)本身的新特點說起。在他看來,5G早期標準定型階段有如下方面需要關(guān)注的特殊點。

 

首先,5G頻段較高,帶寬較大。過去的移動通信集中在低頻段,如GSM的900MHz和1800MHz、WCDMA的1.8GHz和1.9GHz、LTE的2.3GHz和2.6GHz;到了5G階段,低頻段資源緊張,而要產(chǎn)生高速率需要足夠的帶寬資源支持,在6GHz以下頻譜被占用、大帶寬難以尋覓的情況下,向高頻走成為唯一辦法。而對于具體走到多高,業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了分歧,Verizon和三星主推28GHz,也有提出39GHz,甚至60GHz、70GHz和90GHz,這些毫米波頻段過去多用作汽車雷達、衛(wèi)星、軍用電子對抗等,對于民用移動通信而言是全新的課題。在頻譜方面的另一個問題是,與此前制式的5MHz、20MHz帶寬相比,5G帶寬動輒500MHz起步,大帶寬也成為新的技術(shù)難題。

 

其次,5G基站天線數(shù)較多。隨著移動通信制式的升級,基站天線數(shù)量也有增多的趨勢。在4G時代就已出現(xiàn)了多天線技術(shù),如8×8 MIMO,基站發(fā)射端和測試設備接收端分別有8根天線連;而到了5G時代則演進為Massive MIMO--大規(guī)模天線陣列技術(shù),進入這一階段,以8×8 MIMO為例,基站端天線可以高達64個天線單元,甚至最高16×16 MIMO,即有256根天線。如此密集的天線情況下,過去所采用的一根天線對應一臺信號源、一個頻譜儀的做法顯然不再適用。

 

再次,目前5G尚未真正寫入標準,這意味著任何提案、試驗都有可能真正成為標準,因此目前各廠家爭相驗證,以期自己的方案能夠最終寫入標準、寫入專利。在此過程中,廠商需要強大的仿真工具,以說服競爭者和標準組織,自己的方案具有優(yōu)勢,由此對5G仿真工具的需求激增。同時,仿真是研發(fā)的前提,只有仿真先行、充分論證,才可能有下一步的試驗。但是5G毫米波、大帶寬、大規(guī)模天線陣列等特性,決定了仿真模擬的難度較大。

 

最后,OTA空口測試漸成趨勢。暗室測試是驗證基站和移動終端接收效果、用戶體驗的關(guān)鍵。5G階段天線尺寸越小、數(shù)量大大增加,但是基站端很難開放充足的接口以提供測試,解決方案就是放棄線連方式,改用空口測試,基站端空口測也是全新的以前沒有面臨的課題。

 

對測試提出新需求

 

白瑛認為,從4G到5G雖然從字面看僅增加一個“G”,但是5G的復雜性比4G多了不止一個時代,包括頻道、帶寬、通道數(shù)、系統(tǒng)仿真結(jié)果都發(fā)生了全面立體的改變。而是德科技經(jīng)過多年積累,目前已經(jīng)對5G做好了技術(shù)儲備。

 

白瑛表示,對于5G最大的挑戰(zhàn)毫米波和大帶寬,是德已經(jīng)擁有豐富積累,這一積累與是德的國防軍工業(yè)務歷史有關(guān)。是德前身安捷倫曾是惠普業(yè)務的一部分,惠普在1999年拆分成家用電器與測試儀器,其中測試儀器部分稱為安捷倫。早在20世紀80年代,惠普就面向美國軍方推出了微波相關(guān)的測試測量產(chǎn)品,為毫米波、大帶寬奠定了基礎,此后進一步在技術(shù)儲備、人員素質(zhì)和能力上提高。目前,是德推出了毫米波頻譜和信號分析產(chǎn)品N9041B,也是業(yè)界第一臺頻率覆蓋高達110GHz、最大分析帶寬為5GHz的分析儀,覆蓋頻率成為業(yè)界第一,遠超過目前業(yè)界平均水平,為后期發(fā)展留有余地。

 

對于多天線測量的難題,是德模塊化儀表也可以很好應對:5年前是德決定重新進軍模塊化儀表領域,在一個儀表上開設多個通道,通過插槽方式添加模塊,使得體積不變的情況下通道更為密集,以加快測試速度,節(jié)省空間成本,消除廠商對于房間內(nèi)堆滿測試儀表的擔心,從而為大規(guī)模天線陣列技術(shù)測試做好準備。例如,對于8收8發(fā)按照過去臺式儀表的做法需要8臺儀表,采用模塊化儀表后,通過兩臺儀表級聯(lián)的方式就可以實現(xiàn)。

 

對于廠商的仿真需求,白瑛表示,在2014年是德就提出了從純硬件公司向以軟件為中心轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略,開始重視對于軟件的投資,加上此前的積累,是德目前推出了ADS、SystemVue,Signal Studio、VSA等系列軟件,可以開發(fā)測試測量設備,配合硬件為廠商搭建仿真環(huán)境。據(jù)悉,目前很多廠商基于是德SystemVue做系統(tǒng)級仿真,為下一步試驗做好理論驗證。

 

在OTA方面,是德科技實驗室也在進行新型方法的探討,積極跟進每個標準化組織,提交了自己的方案,并與業(yè)界進行了一些重大專項合作。

 

值得一提的是,今年2月是德科技宣布收購Ixia,從而使自己的測試能力從1~3層擴展到1~7層,從而補充了時延、吞吐率測試等方面的能力,成為全面的5G解決方案提供商。

 

全面參與二階段5G試驗

 

2016年初,工信部啟動5G技術(shù)研發(fā)試驗,目前第一階段的關(guān)鍵技術(shù)驗證已經(jīng)結(jié)束,第二階段的大規(guī)模場景驗證正在進行中。白瑛介紹,是德非常重視5G技術(shù)研發(fā)試驗,撥專人???,調(diào)配本地研發(fā)團隊,配以專門的市場部人員全程跟蹤,專門的工程師解決初步聯(lián)調(diào)之后的日常技術(shù)支撐,專門的大客戶團隊與客戶交流溝通,以響應中國客戶的需求??傮w來看,是德從第一階段就已經(jīng)積極參與,對于第二階段則投入更多,目前已經(jīng)為華為、中興、大唐、愛立信、諾基亞等主要廠商提供支持。“目前進展非常不錯,客戶非常滿意?!卑诅硎?。

 

具體而言,工信部針對5G測試定義了連續(xù)廣覆蓋、低時延高可靠、低功耗大連接、熱點高容量(低頻)、熱點高容量(高頻)、高低頻混合、其他混合等七大場景,是德與每家廠商針對七大場景進行了連接。

 

這其中的難點在于,由于標準未定,每家廠商都采用了自己認可的建議標準,使得具體試驗的標準林林總總。因此是德需要根據(jù)每家廠商的標準定義軟件算法,如時分系統(tǒng)般工作,幾乎在同一時間與不同的廠家溝通需求、調(diào)配資源、開發(fā)算法,確保測試成功。而在頻譜方面,雖然IMT-2020(5G)比較傾向低頻,但是有廠家為了全頻段布局以在未來掌握先機,也要求當前在高頻也進行測試,這進一步加大了測試的工作量?!昂迷谑堑聫?G開始就立足于中國本土進行研發(fā),對于這場硬仗很有信心,我們的表現(xiàn)也得到了客戶的認可。”白瑛表示。

 

多方合作,破解測試難題

 

談到測試設備的重要性,白瑛表示,兵馬未動糧草先行,在技術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)、設備量產(chǎn)的整個過程,測試都扮演著重要角色。在早期技術(shù)研究階段,再奇妙的想法也要通過驗證才能決定是否可以立項、進行下一步研發(fā),否則就是一紙空談;在大規(guī)模建設階段,手機也要經(jīng)過反復測試解決Wi-Fi、信號、電池等問題才能投產(chǎn);網(wǎng)絡維修時,也需要測試問題出現(xiàn)在何處。因此,測試將在5G的整個生命周期測試無處不在,做好測試的技術(shù)研發(fā)準備非常重要。是德科技作為一家全球性的公司,正在與各個國家的高校、組織和公司展開合作,以提升測試水平。

 

就頻段特性而言,毫米波的特性相對于低頻發(fā)生了較大變化,鏈路損耗、穿墻效果、建筑物和樹木遮擋效應等與此前相比都出現(xiàn)了大的變化。為此,是德科技與英國布里斯托大學開展了毫米波信道測量研究,針對毫米波的反射特性和折射特性進行研究,搭建起了60GHz中心頻點、2GHz帶寬的毫米波環(huán)境真實模擬現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境。

 

功放是決定手機和基站性能的重要因素,功放太差,就會出現(xiàn)手機耗電嚴重、效率不高和基站信號差的問題。此前的通信制式帶寬至多20MHz,現(xiàn)在到了毫米波階段動輒2GHz帶寬,功耗大大提升,對功放設計提出新要求。為此是德科技與Skyworks合作,研究毫米波、大帶寬情況下的功放情況,把鄰道載波泄露比控制降低了10db,在大帶寬情況下將調(diào)制矢量誤差控制在1%~2%,積累了大量工業(yè)級應用經(jīng)驗。

 

此外,是德還與UC圣地亞哥分校合作,驗證大規(guī)模天線陣的設計,如天線的方向角如何設計,在遇到需要穿墻的情況下,多少度的角設計可以實現(xiàn)較好的繞射。

 

在白瑛看來,測試對于5G的獨特貢獻還在于提供全頻段、公允的測量尺子,滿足設備商對于各頻段技術(shù)的測試需求,幫助其擺脫對于底層硬件搭建的束縛,將注意力、專業(yè)性應用在關(guān)鍵技術(shù)方面。在此方面,特別值得一提的是,是德科技不僅可提供全頻段的測量環(huán)境,還提供相控陣移技術(shù),可輕松實現(xiàn)從低頻到高頻各種環(huán)境的輕松搭建。


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