解決(jue)方案(an)
1、 引(yin)言
随(sui)着移(yi)動通(tong)信系(xi)統帶(dai)寬和(he)能力(li)的增(zeng)加,面(mian)向個(ge)人✡️和(he)行業(ye)的移(yi)動應(ying)用快(kuai)速發(fa)展。移(yi)動互(hu)聯網(wang)和物(wu)聯網(wang)的💌快(kuai)速發(fa)展,成(cheng)爲5G的(de)主要(yao)驅動(dong)力。面(mian)向2020年(nian)及未(wei)來,超(chao)高清(qing)、3D和浸(jin)入式(shi)視頻(pin)的流(liu)行,将(jiang)會驅(qu)動數(shu)據速(su)率大(da)幅提(ti)升,同(tong)時用(yong)戶😁還(hai)希望(wang)能夠(gou)在體(ti)育場(chang)、演唱(chang)會👀等(deng)超密(mi)集場(chang)所,高(gao)鐵、車(che)載、地(di)鐵等(deng)高速(su)移動(dong)環境(jing)下也(ye)能夠(gou)獲得(de)一緻(zhi)的業(ye)務體(ti)驗👀;物(wu)聯網(wang)的廣(guang)泛😮💨應(ying)用,智(zhi)能家(jia)居、智(zhi)能電(dian)網、視(shi)頻監(jian)控、移(yi)動👹醫(yi)療、車(che)聯網(wang)等👧🏾應(ying)💕用對(dui)移動(dong)通信(xin)技👺術(shu)提出(chu)了更(geng)嚴格(ge)的低(di)延時(shi)、高可(ke)靠性(xing)、大💫容(rong)量等(deng)需求(qiu)。在新(xin)一👩🏼❤️👨🏾代(dai)移動(dong)通信(xin)網絡(luo)中,能(neng)耗、每(mei)比特(te)成本(ben)、部署(shu)和維(wei)護的(de)複雜(za)度等(deng)可持(chi)續發(fa)展要(yao)求也(ye)🧑🏽❤️💋🧑🏻進一(yi)步加(jia)強。
中(zhong)國IMT-2020(5G)推(tui)進組(zu)對5G網(wang)絡的(de)性能(neng)要求(qiu)和效(xiao)率需(xu)求通(tong)過一(yi)株綻(zhan)放的(de)鮮花(hua)來進(jin)行定(ding)義,其(qi)中花(hua)瓣代(dai)表5G的(de)六大(da)性能(neng)指😥标(biao),體👺現(xian)了5G滿(man)足未(wei)來多(duo)樣化(hua)業務(wu)與場(chang)景需(xu)求的(de)能力(li),花瓣(ban)頂點(dian)代表(biao)了相(xiang)應指(zhi)标的(de)最大(da)值;綠(lü)葉代(dai)表效(xiao)率指(zhi)标,是(shi)5G可持(chi)續發(fa)展的(de)基本(ben)保障(zhang)。
圖1 5G性(xing)能和(he)效率(lü)需求(qiu)
2、 5G關鍵(jian)技術(shu)介紹(shao)
目前(qian)爲止(zhi),5G技術(shu)還處(chu)在預(yu)研階(jie)段,其(qi)技術(shu)規範(fan)還沒(mei)有統(tong)一🙆🏿定(ding)義,所(suo)以各(ge)大公(gong)司都(dou)在對(dui)5G技術(shu)進行(hang)積極(ji)✍🏻的研(yan)究和(he)讨論(lun),現階(jie)段基(ji)👩🏽🐰👩🏿本得(de)到業(ye)界認(ren)可的(de)關鍵(jian)🧑🏾🎄技術(shu)主要(yao)包括(kuo)以下(xia)四個(ge)方面(mian):
(1) 毫米(mi)波
所(suo)謂毫(hao)米波(bo),即波(bo)長範(fan)圍10到(dao)1毫米(mi)之間(jian),也就(jiu)是頻(pin)率在(zai)🧎🏻♀️➡️30GHz到300GHz之(zhi)間的(de)無線(xian)電波(bo)。傳統(tong)的移(yi)動通(tong)信工(gong)作頻(pin)段主(zhu)要集(ji)中在(zai)3GHz以下(xia),使⛹🏻♀️得(de)頻譜(pu)資源(yuan)已經(jing)十分(fen)擁擠(ji),而在(zai)高頻(pin)段可(ke)用頻(pin)譜資(zi)源豐(feng)富👯🏾♂️,能(neng)夠有(you)效緩(huan)解頻(pin)譜資(zi)源緊(jin)張的(de)現狀(zhuang),同時(shi)也可(ke)以實(shi)現高(gao)速短(duan)距離(li)通信(xin),支持(chi)5G容量(liang)和傳(chuan)輸速(su)率等(deng)方面(mian)的需(xu)求。不(bu)過毫(hao)米🔞波(bo)頻段(duan)傳輸(shu)✍🏻存👿在(zai)着傳(chuan)輸距(ju)離短(duan)、穿透(tou)力和(he)繞射(she)能力(li)差、容(rong)易受(shou)氣候(hou)環境(jing)影響(xiang)等缺(que)點,如(ru)果真(zhen)正想(xiang)要🤑在(zai)毫米(mi)波頻(pin)段實(shi)現🙈5G的(de)各種(zhong)業務(wu),還有(you)待進(jin)一步(bu)研究(jiu)和解(jie)決這(zhe)些問(wen)題。
(2) 大(da)規模(mo)MIMO技術(shu)
MIMO技術(shu)已經(jing)廣泛(fan)應用(yong)于LTE,WLAN等(deng)技術(shu)上面(mian),理論(lun)上,天(tian)線越(yue)多,頻(pin)譜效(xiao)🏊🏿♀️率和(he)傳輸(shu)可靠(kao)性就(jiu)越高(gao)。作爲(wei)近年(nian)來備(bei)受關(guan)注的(de)技術(shu)😸之一(yi),多天(tian)線技(ji)術經(jing)曆了(le)從無(wu)源到(dao)有源(yuan),從二(er)維到(dao)三維(wei)(3D),從高(gao)階MIMO到(dao)大規(gui)模天(tian)線陣(zhen)列的(de)發展(zhan),将有(you)望實(shi)現頻(pin)譜效(xiao)率提(ti)升至(zhi)十倍(bei)甚至(zhi)更高(gao),是目(mu)前5G技(ji)術重(zhong)要的(de)研究(jiu)方向(xiang)之一(yi)。
(3) 高帶(dai)寬傳(chuan)輸
根(gen)據香(xiang)濃定(ding)律可(ke)知,信(xin)道容(rong)量與(yu)帶寬(kuan)和信(xin)噪比(bi)成正(zheng)比😵💫,爲(wei)了滿(man)💔足5G網(wang)絡Gbps級(ji)的數(shu)據速(su)率,需(xu)要更(geng)大的(de)帶💞寬(kuan)。頻率(lü)越高(gao),帶寬(kuan)就越(yue)大,信(xin)道容(rong)量也(ye)就越(yue)高,因(yin)此👽,高(gao)頻段(duan)😵💫連續(xu)帶寬(kuan)将成(cheng)爲5G的(de)主流(liu)選擇(ze)。配合(he)一些(xie)有效(xiao)的提(ti)升頻(pin)譜效(xiao)率技(ji)術,比(bi)如大(da)規模(mo)MIMO等💔,在(zai)高帶(dai)寬👌模(mo)式下(xia)可以(yi)很容(rong)易實(shi)現10Gbps的(de)傳輸(shu)速率(lü)。
(4) 新型(xing)空中(zhong)接口(kou)技術(shu)
爲了(le)進一(yi)步的(de)提高(gao)頻譜(pu)利用(yong)率以(yi)及應(ying)用的(de)靈活(huo)性,業(ye)界普(pu)遍…認(ren)爲在(zai)5G系統(tong)中會(hui)采用(yong)不同(tong)于4G的(de)空中(zhong)接口(kou)技術(shu)。目前(qian)被廣(guang)泛研(yan)究的(de)主要(yao)包括(kuo):非正(zheng)交多(duo)址接(jie)入💕技(ji)術(NOMA)、濾(lü)波組(zu)多載(zai)波技(ji)🏃🏿♀️➡️術(FBMC)、全(quan)雙🤶🏾工(gong)技術(shu)(Full Duplex)等。各(ge)個廠(chang)家都(dou)在積(ji)極的(de)推動(dong)各自(zi)😗主導(dao)的新(xin)技術(shu),希望(wang)能夠(gou)在5G标(biao)準中(zhong)脫穎(ying)而出(chu),成爲(wei)5G标準(zhun)技術(shu),不過(guo)這些(xie)技術(shu)是否(fou)能夠(gou)在5G系(xi)統中(zhong)發揮(hui)更有(you)效的(de)作用(yong),還有(you)待進(jin)一步(bu)🧛🏾♀️研究(jiu)和驗(yan)證。
3、 5G測(ce)試方(fang)案
雖(sui)然目(mu)前5G技(ji)術标(biao)準尚(shang)在讨(tao)論中(zhong),但是(shi)作爲(wei)測試(shi)儀表(biao)廠商(shang)的👩🏽🐰👩🏿代(dai)👩🏼❤️👨🏾表羅(luo)德與(yu)施瓦(wa)茨公(gong)司(簡(jian)稱R&S公(gong)司)已(yi)經開(kai)始🧎🏻♀️➡️積(ji)極的(de)投😁入(ru)到相(xiang)關測(ce)試技(ji)術及(ji)方案(an)研究(jiu)中。針(zhen)對5G廣(guang)泛認(ren)可的(de)毫米(mi)波、大(da)規模(mo)天線(xian)陣、高(gao)帶寬(kuan)等關(guan)鍵技(ji)術🧛🏾♀️,R&S公(gong)司可(ke)以♌️提(ti)供完(wan)整的(de)測試(shi)解💑🏾決(jue)方案(an),以👽幫(bang)助設(she)備廠(chang)家進(jin)行相(xiang)應5G技(ji)術的(de)研究(jiu)😁。下面(mian)将分(fen)别😘介(jie)紹R&S公(gong)司針(zhen)對5G技(ji)術相(xiang)應的(de)測試(shi)方案(an)。
3.1 毫米(mi)波測(ce)試方(fang)案
R&S公(gong)司針(zhen)對毫(hao)米波(bo)頻段(duan)信号(hao)的産(chan)生和(he)分析(xi)主要(yao)通過(guo)矢量(liang)信😜号(hao)發生(sheng)器和(he)矢量(liang)信号(hao)分析(xi)儀來(lai)完成(cheng),目前(qian)R&S公司(si)的👻高(gao)頻矢(shi)量信(xin)号發(fa)生器(qi)SMW200A單台(tai)儀表(biao)最高(gao)可以(yi)實現(xian)40GHz信号(hao)的💫産(chan)生,如(ru)果配(pei)合相(xiang)應的(de)👽外接(jie)混頻(pin)模塊(kuai)則可(ke)以實(shi)現高(gao)達100GHz的(de)矢量(liang)信号(hao)産生(sheng)。SMW200A自身(shen)可以(yi)産生(sheng)160MHz帶寬(kuan)的信(xin)号,可(ke)用于(yu)802.11ac、LTE-A等信(xin)号産(chan)生,如(ru)🧜🏼♀️果通(tong)過外(wai)部的(de)模拟(ni)IQ輸入(ru),SMW200A可🧛🏽以(yi)實現(xian)高達(da)2GHz帶寬(kuan)信号(hao)的産(chan)生,可(ke)以完(wan)全滿(man)足目(mu)前5G研(yan)🧑🏽🎄究的(de)需求(qiu)。
R&S公司(si)的矢(shi)量信(xin)号分(fen)析儀(yi)FSW最高(gao)頻率(lü)可達(da)到85GHz,同(tong)樣配(pei)合混(hun)頻模(mo)塊⛹🏻♀️可(ke)以實(shi)現高(gao)達100GHz信(xin)号的(de)接收(shou)和分(fen)析。FSW自(zi)身的(de)分析(xi)帶寬(kuan)爲500MHz,如(ru)果配(pei)合RTO示(shi)波器(qi),分析(xi)帶寬(kuan)可以(yi)達到(dao)2GHz。下圖(tu)爲40GHz頻(pin)率,500MHz帶(dai)寬信(xin)号的(de)💕産生(sheng)及分(fen)析測(ce)試環(huan)境:

圖(tu)2 毫米(mi)波信(xin)号産(chan)生及(ji)分析(xi)測試(shi)環境(jing)
同時(shi)由于(yu)毫米(mi)波頻(pin)段的(de)信道(dao)模型(xing)不同(tong)于傳(chuan)統的(de)移動(dong)通🧛🏽信(xin)頻段(duan),所以(yi)針對(dui)該頻(pin)段的(de)信道(dao)探測(ce)需求(qiu)也越(yue)來越(yue)突出(chu)。R&S公司(si)可以(yi)提供(gong)完整(zheng)的信(xin)道探(tan)測方(fang)案,頻(pin)率😺最(zui)高可(ke)達100GHz,帶(dai)寬最(zui)高可(ke)達2GHz,配(pei)合相(xiang)應的(de)測試(shi)🧑🏽🎄軟件(jian)可以(yi)進行(hang)路徑(jing)損耗(hao)、路徑(jing)時延(yan)、到達(da)角度(du)等參(can)數測(ce)試。測(ce)試環(huan)境如(ru)下圖(tu)🧎🏻♀️➡️所示(shi):
3.2 Massive MIMO測試(shi)方案(an)
MIMO技術(shu)已經(jing)廣泛(fan)應用(yong)在無(wu)線和(he)移動(dong)通信(xin)系統(tong)中,不(bu)過在(zai)5G系統(tong)中,對(dui)MIMO技術(shu)又做(zuo)了進(jin)一步(bu)增強(qiang),首先(xian)天線(xian)🤑數目(mu)已經(jing)不局(ju)限在(zai)4G 階段(duan)的2或(huo)者4根(gen)天線(xian),将會(hui)有大(da)👌規模(mo)的天(tian)線陣(zhen)列出(chu)現,比(bi)如8,16或(huo)者128根(gen)天線(xian);其次(ci)三維(wei)天線(xian)的波(bo)束賦(fu)形等(deng)🏃🏻♀️技術(shu)也将(jiang)有可(ke)能成(cheng)♌️爲現(xian)實。
R&S公(gong)司的(de)矢量(liang)信号(hao)發生(sheng)器SMW200A爲(wei)MIMO系統(tong)測試(shi)提供(gong)了理(li)想的(de)選💫擇(ze)🙈,它可(ke)以産(chan)生滿(man)足标(biao)準要(yao)求的(de)無線(xian)和移(yi)動通(tong)信☠️信(xin)号,目(mu)前通(tong)過擴(kuo)展可(ke)支持(chi)八根(gen)接收(shou)天線(xian),頻率(lü)最高(gao)可達(da)到20GHz。同(tong)時,SMW200A還(hai)可以(yi)模拟(ni)完整(zheng)💔的MIMO傳(chuan)輸信(xin)道🧛🏾♀️,最(zui)大支(zhi)持16條(tiao)衰落(luo)通道(dao),帶寬(kuan)高達(da)160MHz。
圖4 20GHz八(ba)天線(xian)信号(hao)産生(sheng)測試(shi)環境(jing)
同時(shi),在針(zhen)對大(da)規模(mo)MIMO系統(tong)中的(de)OTA測試(shi), R&S公司(si)最新(xin)推出(chu)😈的頻(pin)率高(gao)達40GHz的(de)暗室(shi),可以(yi)滿足(zu)目前(qian)5G系統(tong)OTA測試(shi)的需(xu)求
4、 小(xiao)結
本(ben)文簡(jian)要介(jie)紹了(le)5G系統(tong)的關(guan)鍵技(ji)術,同(tong)時介(jie)紹了(le)R&S公司(si)~針對(dui)🏊🏾♀️5G系統(tong)的測(ce)試方(fang)案。雖(sui)然目(mu)前5G技(ji)術還(hai)處在(zai)預㊙️研(yan)和标(biao)準制(zhi)定👱🏼♂️階(jie)段,不(bu)過各(ge)個廠(chang)家對(dui)于5G技(ji)術的(de)測試(shi)需求(qiu)已經(jing)越來(lai)越明(ming)顯,R&S公(gong)司的(de)矢量(liang)信号(hao)發生(sheng)器SMW200A,矢(shi)量信(xin)号分(fen)析儀(yi)FSW,矢量(liang)網絡(luo)分析(xi)儀ZNB等(deng)儀表(biao)可以(yi)滿足(zu)目前(qian)5G預研(yan)的需(xu)求,同(tong)時R&S公(gong)司也(ye)将緊(jin)跟5G标(biao)準,力(li)争爲(wei)5G技術(shu)的發(fa)展提(ti)供完(wan)整優(you)質的(de)測試(shi)方案(an)。