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(jìn)入大規模場(chǎng)景驗證的第二階段，早在階段，是德科技就已經(jīng)開(kāi)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(ài)立信、諾基亞等主要廠(chǎng)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(wèn)題采訪(fǎng)了是德科技中國區無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)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(chǎng)商，是德科技在研發(fā)和技術(shù)儲備方面卻是動(dòng)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(shí)，是德科技（當時(shí)為安捷倫）就將5G列入了議題，白瑛則被公司任命為中國區5G負責人和聯(lián)絡(luò )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(diǎn)說(shuō)起。在他看來(lái)，5G早期標準定型階段有如下方面需要關(guān)注的特殊點(diǎn)。
首先，5G頻段較高，帶寬較大。過(guò)去的移動(dòng)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，向高頻走成為辦法。而對于具體走到多高，業(yè)內出現了分歧，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(guò)去多用作汽車(chē)雷達、衛星、軍用電子對抗等，對于民用移動(dòng)通信而言是全新的課題。在頻譜方面的另一個(gè)問(wèn)題是，與此前制式的5MHz、20MHz帶寬相比，5G帶寬動(dòng)輒500MHz起步，大帶寬也成為新的技術(shù)難題。
其次，5G基站天線(xiàn)數較多。隨著(zhù)移動(dòng)通信制式的升級，基站天線(xiàn)數量也有增多的趨勢。在4G時(shí)代就已出現了多天線(xiàn)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(xiàn)連；而到了5G時(shí)代則演進(jìn)為Massive MIMO--大規模天線(xiàn)陣列技術(shù)，進(jìn)入這一階段，以8×8 MIMO為例，基站端天線(xiàn)可以高達64個(gè)天線(xiàn)單元，甚至高16×16 MIMO，即有256根天線(xiàn)。如此密集的天線(xiàn)情況下，過(guò)去所采用的一根天線(xiàn)對應一臺信號源、一個(gè)頻譜儀的做法顯然不再適用。
再次，目前5G尚未真正寫(xiě)入標準，這意味著(zhù)任何提案、試驗都有可能真正成為標準，因此目前各廠(chǎng)家爭相驗證，以期自己的方案能夠終寫(xiě)入標準、寫(xiě)入專(zhuān)利。在此過(guò)程中，廠(chǎng)商需要強大的仿真工具，以說(shuō)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(shí)，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、大規模天線(xiàn)陣列等特性，決定了仿真模擬的難度較大。
后，OTA空口測試漸成趨勢。暗室測試是驗證基站和移動(dòng)終端接收效果、用戶(hù)體驗的關(guān)鍵。5G階段天線(xiàn)尺寸越小、數量大大增加，但是基站端很難開(kāi)放充足的接口以提供測試，解決方案就是放棄線(xiàn)連方式，改用空口測試，基站端空口測也是全新的以前沒(méi)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(gè)“G”，但是5G的復雜性比4G多了不止一個(gè)時(shí)代，包括頻道、帶寬、通道數、系統仿真結果都發(fā)生了全面立體的改變。而是德科技經(jīng)過(guò)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大的挑戰毫米波和大帶寬，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(wù)歷史有關(guān)。是德前身安捷倫曾是惠普業(yè)務(wù)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(chēng)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(jìn)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)界臺頻率覆蓋高達110GHz、大分析帶寬為5GHz的分析儀，覆蓋頻率成為業(yè)界，遠超過(guò)目前業(yè)界平均水平，為后期發(fā)展留有余地。
對于多天線(xiàn)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(jìn)軍模塊化儀表領(lǐng)域，在一個(gè)儀表上開(kāi)設多個(gè)通道，通過(guò)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，節省空間成本，消除廠(chǎng)商對于房間內堆滿(mǎn)測試儀表的擔心，從而為大規模天線(xiàn)陣列技術(shù)測試做好準備。例如，對于8收8發(fā)按照過(guò)去臺式儀表的做法需要8臺儀表，采用模塊化儀表后，通過(guò)兩臺儀表級聯(lián)的方式就可以實(shí)現。
對于廠(chǎng)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型的戰略，開(kāi)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(kāi)發(fā)測試測量設備，配合硬件為廠(chǎng)商搭建仿真環(huán)境。據悉，目前很多廠(chǎng)商基于是德SystemVue做系統級仿真，為下一步試驗做好理論驗證。
在OTA方面，是德科技實(shí)驗室也在進(jìn)行新型方法的探討，積極跟進(jìn)每個(gè)標準化組織，提交了自己的方案，并與業(yè)界進(jìn)行了一些重大專(zhuān)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(shí)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(dòng)5G技術(shù)研發(fā)試驗，目前階段的關(guān)鍵技術(shù)驗證已經(jīng)結束，第二階段的大規模場(chǎng)景驗證正在進(jìn)行中。白瑛介紹，是德非常重視5G技術(shù)研發(fā)試驗，撥專(zhuān)人專(zhuān)款，調配本地研發(fā)團隊，配以專(zhuān)門(mén)的市場(chǎng)部人員全程跟蹤，專(zhuān)門(mén)的工程師解決初步聯(lián)調之后的日常技術(shù)支撐，專(zhuān)門(mén)的大客戶(hù)團隊與客戶(hù)交流溝通，以響應中國客戶(hù)的需求?？傮w來(lái)看，是德從階段就已經(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(ài)立信、諾基亞等主要廠(chǎng)商提供支持。“目前進(jìn)展非常不錯，客戶(hù)非常滿(mǎn)意。”白瑛表示。
具體而言，工信部針對5G測試定義了連續廣覆蓋、低時(shí)延高可靠、低功耗大連接、熱點(diǎn)高容量（低頻）、熱點(diǎn)高容量（高頻）、高低頻混合、其他混合等七大場(chǎng)景，是德與每家廠(chǎng)商針對七大場(chǎng)景進(jìn)行了連接。
這其中的難點(diǎn)在于，由于標準未定，每家廠(chǎng)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。因此是德需要根據每家廠(chǎng)商的標準定義軟件算法，如時(shí)分系統般工作，幾乎在同一時(shí)間與不同的廠(chǎng)家溝通需求、調配資源、開(kāi)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(chǎng)家為了全頻段布局以在未來(lái)掌握先機，也要求當前在高頻也進(jìn)行測試，這進(jìn)一步加大了測試的工作量。“好在是德從3G開(kāi)始就立足于中國本土進(jìn)行研發(fā)，對于這場(chǎng)硬仗很有信心，我們的表現也得到了客戶(hù)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(dòng)糧草先行，在技術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)、設備量產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程，測試都扮演著(zhù)重要角色。在早期技術(shù)研究階段，再奇妙的想法也要通過(guò)驗證才能決定是否可以立項、進(jìn)行下一步研發(fā)，否則就是一紙空談；在大規模建設階段，手機也要經(jīng)過(guò)反復測試解決Wi-Fi、信號、電池等問(wèn)題才能投產(chǎn)；網(wǎng)絡(luò )維修時(shí)，也需要測試問(wèn)題出現在何處。因此，測試將在5G的整個(gè)生命周期測試無(wú)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(gè)國家的高校、組織和公司展開(kāi)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(shù)木遮擋效應等與此前相比都出現了大的變化。為此，是德科技與英國布里斯托大學(xué)開(kāi)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(jìn)行研究，搭建起了60GHz中心頻點(diǎn)、2GHz帶寬的毫米波環(huán)境真實(shí)模擬現網(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(huì )出現手機耗電嚴重、效率不高和基站信號差的問(wèn)題。此前的通信制式帶寬至多20MHz，現在到了毫米波階段動(dòng)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，驗證大規模天線(xiàn)陣的設計，如天線(xiàn)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(shí)現較好的繞射。
在白瑛看來(lái)，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(mǎn)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(zhuān)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(shí)現從低頻到高頻各種環(huán)境的輕松搭建。
