是德科技：破解測試關鍵難題 全面參與工信部5G試驗

發表時間：2020年10月10日

5G要試驗，儀表需先行。目前由工信部組織的5G試驗已經進入大規模場景驗證的第二階段，早在階段，尊龍凱時是德科技就已經開始參與其中，在如今的第二階段，尊龍凱時是德科技全面參與，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測試的相關問題采訪了是德科技中國區無線市場部經理白瑛。
 

 
從4G到5G，技術發生全面立體改變
 
作為5G試驗幕后的一家廠商，尊龍凱時是德科技在研發和技術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，尊龍凱時是德科技（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5G負責人和聯絡人。
 
談起5G測試與以往通信技術測試的不同，白瑛認為首先需要從5G技術本身的新特點說起。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，這些毫米波頻段過去多用作汽車雷達、衛星、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難題。
 
其次，5G基站天線數較多。隨著移動通信制式的升級，基站天線數量也有增多的趨勢。在4G時代就已出現了多天線技術，如8×8 MIMO，基站發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--大規模天線陣列技術，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，自己的方案具有優勢，由此對5G仿真工具的需求激增。同時，仿真是研發的前提，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終端接收效果、用戶體驗的關鍵。5G階段天線尺寸越小、數量大大增加，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、系統仿真結果都發生了全面立體的改變。而是德科技經過多年積累，目前已經對5G做好了技術儲備。
 
白瑛表示，對于5G大的挑戰毫米波和大帶寬，尊龍凱時是德已經擁有豐富積累，這一積累與是德的國防軍工業務歷史有關。是德前身安捷倫曾是惠普業務的一部分，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的測試測量產品，為毫米波、大帶寬奠定了基礎，此后進一步在技術儲備、人員素質和能力上提高。目前，尊龍凱時是德推出了毫米波頻譜和信號分析產品N9041B，也是業界臺頻率覆蓋高達110GHz、大分析帶寬為5GHz的分析儀，覆蓋頻率成為業界，遠超過目前業界平均水平，為后期發展留有余地。
 
對于多天線測量的難題，尊龍凱時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，節省空間成本，消除廠商對于房間內堆滿測試儀表的擔心，從而為大規模天線陣列技術測試做好準備。例如，對于8收8發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，通過兩臺儀表級聯的方式就可以實現。
 
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型的戰略，開始重視對于軟件的投資，加上此前的積累，尊龍凱時是德目前推出了ADS、SystemVue，Signal Studio、VSA等系列軟件，可以開發測試測量設備，配合硬件為廠商搭建仿真環境。據悉，目前很多廠商基于是德SystemVue做系統級仿真，為下一步試驗做好理論驗證。
 
在OTA方面，尊龍凱時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技術研發試驗，目前階段的關鍵技術驗證已經結束，第二階段的大規模場景驗證正在進行中。白瑛介紹，尊龍凱時是德非常重視5G技術研發試驗，撥專人?？?，調配本地研發團隊，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調之后的日常技術支撐，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，尊龍凱時是德從階段就已經積極參與，對于第二階段則投入更多，目前已經為華為、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。”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，尊龍凱時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。因此是德需要根據每家廠商的標準定義軟件算法，如時分系統般工作，幾乎在同一時間與不同的廠家溝通需求、調配資源、開發算法，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。“好在是德從3G開始就立足于中國本土進行研發，對于這場硬仗很有信心，我們的表現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，在技術研究、產品研發、設備量產的整個過程，測試都扮演著重要角色。在早期技術研究階段，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，否則就是一紙空談；在大規模建設階段，手機也要經過反復測試解決Wi-Fi、信號、電池等問題才能投產；網絡維修時，也需要測試問題出現在何處。因此，測試將在5G的整個生命周期測試無處不在，做好測試的技術研發準備非常重要。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了大的變化。為此，尊龍凱時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帶寬的毫米波環境真實模擬現網環境。
 
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制矢量誤差控制在1%～2%，積累了大量工業級應用經驗。
 
此外，尊龍凱時是德還與UC圣地亞哥分校合作，驗證大規模天線陣的設計，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、專業性應用在關鍵技術方面。在此方面，特別值得一提的是，尊龍凱時是德科技不僅可提供全頻段的測量環境，還提供相控陣移技術，可輕松實現從低頻到高頻各種環境的輕松搭建。