5G毫米波接口特性分析的挑戰(zhàn)及考慮因素

　　5G有許多頗具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)——括增加網(wǎng)絡(luò)容量、提升峰值數(shù)據(jù)速率以及讓行動(dòng)通訊服務(wù)變得更可靠。其中有些目標(biāo)需要將現(xiàn)今效能提高10倍、100倍或1，000倍，這在現(xiàn)有低于6GHz的頻譜中是無法達(dá)成的。因此，研究人員必須在高達(dá)100GHz厘米波(cm)及毫米波(mmWave)頻率中研究新的無線接口。

　　為了對(duì)射頻(RF)信道之毫米波頻率進(jìn)行特性分析，工程師面臨許多前所未有的新挑戰(zhàn)。本文探討其中一些挑戰(zhàn)及考慮因素，協(xié)助工程師輕松迎戰(zhàn)這些難題。

　　為了制訂新的無線接口標(biāo)準(zhǔn)，研究人員必須能夠評(píng)估RF通道的特性，才能了解RF信號(hào)透過信道傳遞的方式。研究人員目前使用通道探測(cè)技術(shù)來收集“通道脈沖響應(yīng)”(CIR)數(shù)據(jù)，以便利用信道參數(shù)估算算法擷取信道參數(shù)，接著再將擷取到的數(shù)據(jù)用于新信道模型的建構(gòu)，如圖1所示。

　　信道探測(cè)量測(cè)系統(tǒng)可分為各種不同類型，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的都有，端視估算的參數(shù)而定。量測(cè)支持多路徑傳播的時(shí)變(time-varying)通道時(shí)，必須了解內(nèi)含時(shí)間及相位信息的復(fù)雜脈沖響應(yīng)。此外，能夠在類似條件下，利用不同的量測(cè)系統(tǒng)來復(fù)制或驗(yàn)證量測(cè)，是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。

　　圖1：無線傳輸信道的模型是由信道探測(cè)、信道參數(shù)估算以及統(tǒng)計(jì)資料所組成

　　重要技術(shù)挑戰(zhàn)包括：

　　◇ 以大于500MHz帶寬及多通道支持，在毫米波頻率下進(jìn)行信號(hào)產(chǎn)生及分析

　　◇ 數(shù)據(jù)擷取及儲(chǔ)存

　　◇ 通道參數(shù)估算

　　◇ 校驗(yàn)及同步化

　　接下來討論有助于因應(yīng)這些挑戰(zhàn)的一些重要考慮。

　　信號(hào)產(chǎn)生與分析

　　為了滿足使用者對(duì)于5G的高帶寬需求，無線接口標(biāo)準(zhǔn)將涵蓋高達(dá)100GHz的毫米波頻率，帶寬為500MHz至2GHz，而且支持多個(gè)通道。在此情況下，研究人員需考慮非常多的因素，而且亟需高效能的信道探測(cè)系統(tǒng)。

　　這些量測(cè)系統(tǒng)必須能滿足前述的核心需求，并提供可重復(fù)的量測(cè)。重要系統(tǒng)組件包括基于基頻任意波形產(chǎn)生器(AWG)的寬帶數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，以及可當(dāng)作寬帶數(shù)字轉(zhuǎn)換器或示波器使用的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，以支持所需帶寬，并具備足以支持?jǐn)X取信號(hào)所需動(dòng)態(tài)范圍的分辨率。

　　同樣地，由于5G標(biāo)準(zhǔn)尚未制訂，測(cè)試設(shè)備應(yīng)具備相當(dāng)?shù)撵`活性，如此才可隨著測(cè)試要求及標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)，而進(jìn)行配置或重新配置。

　　數(shù)據(jù)擷取與儲(chǔ)存

　　透過具多信道功能的寬帶量測(cè)系統(tǒng)來收集原始數(shù)據(jù)時(shí)，單單一項(xiàng)8通道、1GHz帶寬的量測(cè)，便可在短短一秒內(nèi)耗用高達(dá)數(shù)Gigabyte的數(shù)據(jù)，并迅速將磁盤驅(qū)動(dòng)器塞爆。不僅如此，研究人員還必須擷取ADC的數(shù)據(jù)，然后存入儲(chǔ)存裝置。想要實(shí)時(shí)擷取并且以串流方式傳輸數(shù)據(jù)，根本是不可能的任務(wù)。唯一感到開心的是磁盤驅(qū)動(dòng)器制造商，因?yàn)樗麄兛梢再u出更多的儲(chǔ)存裝置，但這種方法并不可行。

　　另外，還可考慮使用兩種可減少數(shù)據(jù)收集量的擷取方法：

　　◇ 若探測(cè)信號(hào)少于一個(gè)傳送周期，即可僅擷取有效數(shù)據(jù)、或僅擷取執(zhí)行CIR計(jì)算所需的數(shù)據(jù)。這種方法可大幅減少所需收集的數(shù)據(jù)量。

　　◇ 接下來，則可利用內(nèi)建的實(shí)時(shí)自動(dòng)關(guān)聯(lián)及信號(hào)處理功能量測(cè)寬帶，以便在量測(cè)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生有效CIR數(shù)據(jù)。此時(shí)只需儲(chǔ)存CIR結(jié)果，因而可大幅節(jié)省儲(chǔ)存空間，并加速提供CIR結(jié)果。