5G要試驗(yàn)，儀表需先行。目前由工信部組織的5G試驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模場(chǎng)景驗(yàn)證的第二階段，早在階段，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(cè)試做了哪些準(zhǔn)備？二階段參與情況如何？近期，通信世界全媒體記者就5G測(cè)試的相關(guān)問題采訪了是德科技中國(guó)區(qū)無線市場(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(yàn)?zāi)缓蟮囊患覐S商，是德科技在研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)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(yàn)證5G速度、全球剛剛提出5G之時(shí)，是德科技（當(dāng)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(guó)區(qū)5G負(fù)責(zé)人和聯(lián)絡(luò)人。
談起5G測(cè)試與以往通信技術(shù)測(cè)試的不同，白瑛認(rèn)為首先需要從5G技術(shù)本身的新特點(diǎn)說起。在他看來，5G早期標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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?yán)走_(dá)、衛(wèi)星、軍用電子對(duì)抗等，對(duì)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基站天線數(shù)較多。隨著移動(dòng)通信制式的升級(jí)，基站天線數(shù)量也有增多的趨勢(shì)。在4G時(shí)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(cè)試設(shè)備接收端分別有8根天線連；而到了5G時(shí)代則演進(jìn)為Massive MIMO--大規(guī)模天線陣列技術(shù)，進(jìn)入這一階段，以8×8 MIMO為例，基站端天線可以高達(dá)64個(gè)天線單元，甚至高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(duì)應(yīng)一臺(tái)信號(hào)源、一個(gè)頻譜儀的做法顯然不再適用。
再次，目前5G尚未真正寫入標(biāo)準(zhǔn)，這意味著任何提案、試驗(yàn)都有可能真正成為標(biāo)準(zhǔn)，因此目前各廠家爭(zhēng)相驗(yàn)證，以期自己的方案能夠終寫入標(biāo)準(zhǔn)、寫入專利。在此過程中，廠商需要強(qiáng)大的仿真工具，以說服競(jìng)爭(zhēng)者和標(biāo)準(zhǔn)組織，自己的方案具有優(yōu)勢(shì)，由此對(duì)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(yàn)。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。
后，OTA空口測(cè)試漸成趨勢(shì)。暗室測(cè)試是驗(yàn)證基站和移動(dòng)終端接收效果、用戶體驗(yàn)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(cè)試，解決方案就是放棄線連方式，改用空口測(cè)試，基站端空口測(cè)也是全新的以前沒有面臨的課題。
對(duì)測(cè)試提出新需求
白瑛認(rèn)為，從4G到5G雖然從字面看僅增加一個(gè)“G”，但是5G的復(fù)雜性比4G多了不止一個(gè)時(shí)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(duì)5G做好了技術(shù)儲(chǔ)備。
白瑛表示，對(duì)于5G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(guó)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(cè)試儀器，其中測(cè)試儀器部分稱為安捷倫。早在20世紀(jì)80年代，惠普就面向美國(guó)軍方推出了微波相關(guān)的測(cè)試測(cè)量產(chǎn)品，為毫米波、大帶寬奠定了基礎(chǔ)，此后進(jìn)一步在技術(shù)儲(chǔ)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(hào)分析產(chǎn)品N9041B，也是業(yè)界臺(tái)頻率覆蓋高達(dá)110GHz、大分析帶寬為5GHz的分析儀，覆蓋頻率成為業(yè)界，遠(yuǎn)超過目前業(yè)界平均水平，為后期發(fā)展留有余地。
對(duì)于多天線測(cè)量的難題，是德模塊化儀表也可以很好應(yīng)對(duì)：5年前是德決定重新進(jìn)軍模塊化儀表領(lǐng)域，在一個(gè)儀表上開設(shè)多個(gè)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(cè)試速度，節(jié)省空間成本，消除廠商對(duì)于房間內(nèi)堆滿測(cè)試儀表的擔(dān)心，從而為大規(guī)模天線陣列技術(shù)測(cè)試做好準(zhǔn)備。例如，對(duì)于8收8發(fā)按照過去臺(tái)式儀表的做法需要8臺(tái)儀表，采用模塊化儀表后，通過兩臺(tái)儀表級(jí)聯(lián)的方式就可以實(shí)現(xiàn)。
對(duì)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(duì)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(cè)試測(cè)量設(shè)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(jí)仿真，為下一步試驗(yàn)做好理論驗(yàn)證。
在OTA方面，是德科技實(shí)驗(yàn)室也在進(jìn)行新型方法的探討，積極跟進(jìn)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織，提交了自己的方案，并與業(yè)界進(jìn)行了一些重大專項(xiàng)合作。
值得一提的是，今年2月是德科技宣布收購(gòu)Ixia，從而使自己的測(cè)試能力從1～3層擴(kuò)展到1～7層，從而補(bǔ)充了時(shí)延、吞吐率測(cè)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(yàn)
2016年初，工信部啟動(dòng)5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)，目前階段的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證已經(jīng)結(jié)束，第二階段的大規(guī)模場(chǎng)景驗(yàn)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(yàn)，撥專人?？睿{(diào)配本地研發(fā)團(tuán)隊(duì)，配以專門的市場(chǎng)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(tuán)隊(duì)與客戶交流溝通，以響應(yīng)中國(guó)客戶的需求。總體來看，是德從階段就已經(jīng)積極參與，對(duì)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(jìn)展非常不錯(cuò)，客戶非常滿意。”白瑛表示。
具體而言，工信部針對(duì)5G測(cè)試定義了連續(xù)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，是德與每家廠商針對(duì)七大場(chǎng)景進(jìn)行了連接。
這其中的難點(diǎn)在于，由于標(biāo)準(zhǔn)未定，每家廠商都采用了自己認(rèn)可的建議標(biāo)準(zhǔn)，使得具體試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)林林總總。因此是德需要根據(jù)每家廠商的標(biāo)準(zhǔn)定義軟件算法，如時(shí)分系統(tǒng)般工作，幾乎在同一時(shí)間與不同的廠家溝通需求、調(diào)配資源、開發(fā)算法，確保測(cè)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(jī)，也要求當(dāng)前在高頻也進(jìn)行測(cè)試，這進(jìn)一步加大了測(cè)試的工作量。“好在是德從3G開始就立足于中國(guó)本土進(jìn)行研發(fā)，對(duì)于這場(chǎng)硬仗很有信心，我們的表現(xiàn)也得到了客戶的認(rèn)可。”白瑛表示。
多方合作，破解測(cè)試難題
談到測(cè)試設(shè)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(shè)備量產(chǎn)的整個(gè)過程，測(cè)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(yàn)證才能決定是否可以立項(xiàng)、進(jìn)行下一步研發(fā)，否則就是一紙空談；在大規(guī)模建設(shè)階段，手機(jī)也要經(jīng)過反復(fù)測(cè)試解決Wi-Fi、信號(hào)、電池等問題才能投產(chǎn)；網(wǎng)絡(luò)維修時(shí)，也需要測(cè)試問題出現(xiàn)在何處。因此，測(cè)試將在5G的整個(gè)生命周期測(cè)試無處不在，做好測(cè)試的技術(shù)研發(fā)準(zhǔn)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(guó)家的高校、組織和公司展開合作，以提升測(cè)試水平。
就頻段特性而言，毫米波的特性相對(duì)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(yīng)等與此前相比都出現(xiàn)了大的變化。為此，是德科技與英國(guó)布里斯托大學(xué)開展了毫米波信道測(cè)量研究，針對(duì)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(xiàn)網(wǎng)環(huán)境。
功放是決定手機(jī)和基站性能的重要因素，功放太差，就會(huì)出現(xiàn)手機(jī)耗電嚴(yán)重、效率不高和基站信號(hào)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(dòng)輒2GHz帶寬，功耗大大提升，對(duì)功放設(shè)計(jì)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(jí)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
此外，是德還與UC圣地亞哥分校合作，驗(yàn)證大規(guī)模天線陣的設(shè)計(jì)，如天線的方向角如何設(shè)計(jì)，在遇到需要穿墻的情況下，多少度的角設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)較好的繞射。
在白瑛看來，測(cè)試對(duì)于5G的獨(dú)特貢獻(xiàn)還在于提供全頻段、公允的測(cè)量尺子，滿足設(shè)備商對(duì)于各頻段技術(shù)的測(cè)試需求，幫助其擺脫對(duì)于底層硬件搭建的束縛，將注意力、專業(yè)性應(yīng)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(cè)量環(huán)境，還提供相控陣移技術(shù)，可輕松實(shí)現(xiàn)從低頻到高頻各種環(huán)境的輕松搭建。
