5G從理想到現(xiàn)實，探秘是德科技新視野

　　在我們剛開始享受4G帶來的網(wǎng)絡體驗時，5G已經(jīng)逐漸成形。對移動數(shù)據(jù)的需求迅猛增長、聯(lián)網(wǎng)設備的爆炸性增長、無線應用的多樣化以及用戶對網(wǎng)絡的無限期待這4個因素都在驅(qū)動5G的演進。對于用戶而言，5G意味著超快的速度、在人群密集區(qū)域提供很好的無線服務、最好的體驗、超實時和穩(wěn)定的通信、無處不在的通信以及集中和無縫的網(wǎng)絡。用數(shù)量來說明5G的優(yōu)勢可能更加直觀：100倍的速率、1 000倍的容量、100倍的密度、1 ms的延時、99.999%的穩(wěn)定性、100倍能源效率。

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

　　為什么現(xiàn)在關注5G

　　Ruetsch女士首先從移動數(shù)據(jù)說起：“中國移動最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，其數(shù)據(jù)量增長超過了100%，但是65%的數(shù)據(jù)量是來自于OTT，如微信，但中國移動不能從中獲利。無論是從市場的驅(qū)動力，還是從用戶的期望以及技術方面的挑戰(zhàn)，其實都必須建立在一個合適的商業(yè)模式上。所以我們說錢是真正驅(qū)動5G的基礎，即商業(yè)模式。從整個數(shù)據(jù)增長的概況來看，亞洲占整個數(shù)據(jù)增長相當大的一部分，并且視頻約占數(shù)據(jù)增長中2/3的比例，現(xiàn)在我們的視頻分辨率(特別是手機上)還比較低，如果到4K或者1080P這樣高清晰度的視頻，對流量需求就更大了。如此巨大的數(shù)據(jù)量，目前的4G是應付不了的。第二個驅(qū)動力就是聯(lián)網(wǎng)設備的增長以及其背后的物聯(lián)網(wǎng)。智能終端其實驅(qū)動著整個聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)據(jù)流量，其中一個很大來源是可穿戴設備，預計2012到2018年，可穿戴設備的復合年增長率高達52%。第三個因素是無線應用的多樣化，以中國的微信為例，在短短幾年的時間里，其用戶已達4億。最后一個因素就是用戶對網(wǎng)絡的期待，現(xiàn)在移動通信運營商的流量包定價體制其實制約了消費者對數(shù)據(jù)的使用。”

　　Ruetsch女士強調(diào)了能效的相關問題：“商業(yè)模式中，能效是個大問題。演進型基站和基站收發(fā)臺(eNB和BTS)占網(wǎng)絡能耗的70%，過去5年無線網(wǎng)絡能源使用復合年均增長率超過10%，小蜂窩基站意味著增加更多的eNB以及更多的功耗。以中國移動為例，其2012年的耗電量為140億千瓦時，一年電費開支高達9.5億美元，相當于中國臺灣全年的耗電量。中國移動的長期規(guī)劃是，10年后，能耗降為現(xiàn)在的1/10，但基站越來越多，他如何實現(xiàn)這個目標呢?需要從包括技術在內(nèi)的各方面去考慮和實施。能效問題也是5G需要考量的重要指標。”

　　5G的技術焦點和創(chuàng)新機會

　　以上這些因素使得5G呼之欲出，它確實能為移動數(shù)據(jù)的未來帶來無限可能。Ruetsch女士表示：“未來，可能用異構(gòu)網(wǎng)絡的方式(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備，不是與基站通信，而是與車上的熱點(Wi-Fi)通信，使得延遲很小。”

　　5G同時也給創(chuàng)新帶來了巨大的機會。因為要實現(xiàn)“100倍的速率、1 000倍的容量、100倍的密度、1 ms的延時、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、速率遠遠大于400 Gb/s的光纖、超高速數(shù)據(jù)總線、C-RAN和新的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)上進行研究。當然，無論你研究什么都需要設計、模擬、仿真、校準、驗證。

　　5G需要聚焦在基礎設施的研究上，研究者需要設備能在新頻帶和更寬帶寬上進行工作，他們需要創(chuàng)造和分析新的信號類型，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)絡架構(gòu)，包括對容量、覆蓋范圍和成本的回傳和fronthaul的新定義，無線光接口，增強的超密集協(xié)作式異構(gòu)網(wǎng)絡(HetNet)和小基站，軟件定義網(wǎng)絡，速率遠大于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，包括可控陣列和大規(guī)模MIMO;(5)無線電硬件，例如芯片組內(nèi)部速度的提高、能量管理和軟件定義無線電。

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

　　是德科技5G霸氣宣言：啥都有

　　Ruetsch女士用3個案例展示了是德科技在5G上提供的支持：5G信道測試解決方案(點擊觀看視頻)，LTE-Advanced 8×8 MIMO(頻帶達1 MHz~6 GHz，帶寬高達每通道160 MHz)，64通道接收機(精度很高，通道間精確的時間同步，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5G模型庫，其能提供5G候選波形技術先進數(shù)字信號處理模塊;端到端物理層發(fā)射和接收仿真模型，包括空間多路復用、空時編碼和多探測方法的MIMO 通道信令方案;生成參考波形以驗證射頻電路設計。

　　是德科技主要從4個方面提供5G解決方案：EDA工具，其能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)級仿真、RF設計和天線設計;信道建模;大規(guī)模MIMO，包括多通道發(fā)送/接收信號驗證，MIMO/波束賦形測量;新物理層的設計和驗證。

　　? 而這4個方面又是有機結(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產(chǎn)生最高達67 GHz和寬帶矢量信號接收分析最高達50 GHz的測試應用，采用是德科技寬帶模塊化儀表與微波毫米波臺式儀表結(jié)合，完美地將毫米波頻率范圍與超寬帶多通道信號產(chǎn)生和分析結(jié)合。此外可以結(jié)合89600矢量信號分析平臺、SystemVue和ADS實現(xiàn)5G Massive MIMO信號產(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：“硬件+軟件+人=是德科技的新視野。競爭對手可能有某方面的技術優(yōu)勢，但是德科技全都有，從射頻、數(shù)字信號測試能力，到毫米波和多通道測試。此外針對中國市場，是德科技不僅是賣產(chǎn)品，還有著雄厚的研發(fā)團隊，專門為中國客戶研發(fā)相關產(chǎn)品，很多5G解決方案就是在中國設計的。”