5G從理想到現(xiàn)實(shí)，探秘是德科技新視野

　　在我們剛開始享受4G帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)時(shí)，5G已經(jīng)逐漸成形。對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)的需求迅猛增長(zhǎng)、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的爆炸性增長(zhǎng)、無(wú)線應(yīng)用的多樣化以及用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)限期待這4個(gè)因素都在驅(qū)動(dòng)5G的演進(jìn)。對(duì)于用戶而言，5G意味著超快的速度、在人群密集區(qū)域提供很好的無(wú)線服務(wù)、最好的體驗(yàn)、超實(shí)時(shí)和穩(wěn)定的通信、無(wú)處不在的通信以及集中和無(wú)縫的網(wǎng)絡(luò)。用數(shù)量來(lái)說(shuō)明5G的優(yōu)勢(shì)可能更加直觀：100倍的速率、1 000倍的容量、100倍的密度、1 ms的延時(shí)、99.999%的穩(wěn)定性、100倍能源效率。

　　作為測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的老大，在2G、2.5G、3G、4G上，是德科技(Keysight)都給予通信產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)很多幫助，致力于在電子測(cè)試測(cè)量解決方案等領(lǐng)域不斷創(chuàng)新。到了5G的“創(chuàng)始年代”，是德科技當(dāng)然也不遺余力地攻克進(jìn)行相關(guān)技術(shù)難關(guān)，加快5G開發(fā)與測(cè)試速度。在日前舉辦的2015電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新會(huì)議(EDI CON)上，是德科技中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)Liz Ruetsch就是德科技對(duì)于5G的一些看法以及是德科技的最新解決方案與記者進(jìn)行了深入交流。

　　為什么現(xiàn)在關(guān)注5G

　　Ruetsch女士首先從移動(dòng)數(shù)據(jù)說(shuō)起：“中國(guó)移動(dòng)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，其數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)超過(guò)了100%，但是65%的數(shù)據(jù)量是來(lái)自于OTT，如微信，但中國(guó)移動(dòng)不能從中獲利。無(wú)論是從市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)力，還是從用戶的期望以及技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，其實(shí)都必須建立在一個(gè)合適的商業(yè)模式上。所以我們說(shuō)錢是真正驅(qū)動(dòng)5G的基礎(chǔ)，即商業(yè)模式。從整個(gè)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的概況來(lái)看，亞洲占整個(gè)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)相當(dāng)大的一部分，并且視頻約占數(shù)據(jù)增長(zhǎng)中2/3的比例，現(xiàn)在我們的視頻分辨率(特別是手機(jī)上)還比較低，如果到4K或者1080P這樣高清晰度的視頻，對(duì)流量需求就更大了。如此巨大的數(shù)據(jù)量，目前的4G是應(yīng)付不了的。第二個(gè)驅(qū)動(dòng)力就是聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增長(zhǎng)以及其背后的物聯(lián)網(wǎng)。智能終端其實(shí)驅(qū)動(dòng)著整個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)流量，其中一個(gè)很大來(lái)源是可穿戴設(shè)備，預(yù)計(jì)2012到2018年，可穿戴設(shè)備的復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)52%。第三個(gè)因素是無(wú)線應(yīng)用的多樣化，以中國(guó)的微信為例，在短短幾年的時(shí)間里，其用戶已達(dá)4億。最后一個(gè)因素就是用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的期待，現(xiàn)在移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的流量包定價(jià)體制其實(shí)制約了消費(fèi)者對(duì)數(shù)據(jù)的使用。”

　　Ruetsch女士強(qiáng)調(diào)了能效的相關(guān)問(wèn)題：“商業(yè)模式中，能效是個(gè)大問(wèn)題。演進(jìn)型基站和基站收發(fā)臺(tái)(eNB和BTS)占網(wǎng)絡(luò)能耗的70%，過(guò)去5年無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能源使用復(fù)合年均增長(zhǎng)率超過(guò)10%，小蜂窩基站意味著增加更多的eNB以及更多的功耗。以中國(guó)移動(dòng)為例，其2012年的耗電量為140億千瓦時(shí)，一年電費(fèi)開支高達(dá)9.5億美元，相當(dāng)于中國(guó)臺(tái)灣全年的耗電量。中國(guó)移動(dòng)的長(zhǎng)期規(guī)劃是，10年后，能耗降為現(xiàn)在的1/10，但基站越來(lái)越多，他如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)呢?需要從包括技術(shù)在內(nèi)的各方面去考慮和實(shí)施。能效問(wèn)題也是5G需要考量的重要指標(biāo)。”

　　5G的技術(shù)焦點(diǎn)和創(chuàng)新機(jī)會(huì)

　　以上這些因素使得5G呼之欲出，它確實(shí)能為移動(dòng)數(shù)據(jù)的未來(lái)帶來(lái)無(wú)限可能。Ruetsch女士表示：“未來(lái)，可能用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的方式(小基站)覆蓋人群密集的區(qū)域，用毫米波的方式(帶寬大)傳輸?shù)皆O(shè)備，不是與基站通信，而是與車上的熱點(diǎn)(Wi-Fi)通信，使得延遲很小。”

　　5G同時(shí)也給創(chuàng)新帶來(lái)了巨大的機(jī)會(huì)。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)“100倍的速率、1 000倍的容量、100倍的密度、1 ms的延時(shí)、99.999%的穩(wěn)定性，100倍能源效率”，就需要在新的最高6 GHz PHY/MAC、毫米波(載波和基帶)、大規(guī)模MIMO、速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于400 Gb/s的光纖、超高速數(shù)據(jù)總線、C-RAN和新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上進(jìn)行研究。當(dāng)然，無(wú)論你研究什么都需要設(shè)計(jì)、模擬、仿真、校準(zhǔn)、驗(yàn)證。

　　5G需要聚焦在基礎(chǔ)設(shè)施的研究上，研究者需要設(shè)備能在新頻帶和更寬帶寬上進(jìn)行工作，他們需要?jiǎng)?chuàng)造和分析新的信號(hào)類型，需要靈活、高性能的硬件和軟件解決方案。主要包括：(1)無(wú)線頻譜，頻帶范圍包括6 GHz以下、28 GHz、38~40 GHz、57~64 GHz、70~75 GHz、81~89 GHz，帶寬為0.5 GHz~3 GHz;(2)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括對(duì)容量、覆蓋范圍和成本的回傳和fronthaul的新定義，無(wú)線光接口，增強(qiáng)的超密集協(xié)作式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet)和小基站，軟件定義網(wǎng)絡(luò)，速率遠(yuǎn)大于400 Gb/s的光纖以及超高速數(shù)據(jù)總線;(3)GFDM、FBMC、UFMC、BFDM、NOMA等新波形的研究，以及全雙工和自干擾抵消(SIC);(4)天線技術(shù)，包括可控陣列和大規(guī)模MIMO;(5)無(wú)線電硬件，例如芯片組內(nèi)部速度的提高、能量管理和軟件定義無(wú)線電。

　　5G還需要聚焦在設(shè)備的研究上，例如，新的波形、放大器、接入設(shè)備、先進(jìn)的信號(hào)處理器、全雙工通信、多天線、多波段、多種無(wú)線接入技術(shù)等。其中，全雙工通信指同時(shí)同頻進(jìn)行雙向通信，是5G系統(tǒng)充分挖掘無(wú)線頻譜資源的一個(gè)重要方向，需要自干擾消除、雙極化天線和實(shí)時(shí)操作。

　　是德科技5G霸氣宣言：啥都有

　　Ruetsch女士用3個(gè)案例展示了是德科技在5G上提供的支持：5G信道測(cè)試解決方案(點(diǎn)擊觀看視頻)，LTE-Advanced 8×8 MIMO(頻帶達(dá)1 MHz~6 GHz，帶寬高達(dá)每通道160 MHz)，64通道接收機(jī)(精度很高，通道間精確的時(shí)間同步，支持波束賦形)和16通道相干源。此外是德科技提供了全球第一個(gè)5G模型庫(kù)，其能提供5G候選波形技術(shù)先進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理模塊;端到端物理層發(fā)射和接收仿真模型，包括空間多路復(fù)用、空時(shí)編碼和多探測(cè)方法的MIMO 通道信令方案;生成參考波形以驗(yàn)證射頻電路設(shè)計(jì)。

　　是德科技主要從4個(gè)方面提供5G解決方案：EDA工具，其能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)級(jí)仿真、RF設(shè)計(jì)和天線設(shè)計(jì);信道建模;大規(guī)模MIMO，包括多通道發(fā)送/接收信號(hào)驗(yàn)證，MIMO/波束賦形測(cè)量;新物理層的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。

　　? 而這4個(gè)方面又是有機(jī)結(jié)合的。例如，是德科技Massive MIMO微波到毫米波頻段解決方案，其支持寬帶矢量信號(hào)產(chǎn)生最高達(dá)67 GHz和寬帶矢量信號(hào)接收分析最高達(dá)50 GHz的測(cè)試應(yīng)用，采用是德科技寬帶模塊化儀表與微波毫米波臺(tái)式儀表結(jié)合，完美地將毫米波頻率范圍與超寬帶多通道信號(hào)產(chǎn)生和分析結(jié)合。此外可以結(jié)合89600矢量信號(hào)分析平臺(tái)、SystemVue和ADS實(shí)現(xiàn)5G Massive MIMO信號(hào)產(chǎn)生和分析，研究5G信道建模等。

　　Ruetsch女士最后十分霸氣地總結(jié)了是德科技的優(yōu)勢(shì)：“硬件+軟件+人=是德科技的新視野。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能有某方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但是德科技全都有，從射頻、數(shù)字信號(hào)測(cè)試能力，到毫米波和多通道測(cè)試。此外針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)，是德科技不僅是賣產(chǎn)品，還有著雄厚的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，專門為中國(guó)客戶研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，很多5G解決方案就是在中國(guó)設(shè)計(jì)的。”