提供完整優(yōu)質(zhì)5G測(cè)試方案 羅德與施瓦茨助力5G新空口測(cè)試

馮宇

隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)帶寬和能力的增加，面向個(gè)人和行業(yè)的移動(dòng)應(yīng)用快速發(fā)展。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，成為5G的主要驅(qū)動(dòng)力。

面向2020年及未來(lái)，超高清、3D和浸入式視頻的流行，將會(huì)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)速率大幅提升，同時(shí)用戶還希望能夠在體育場(chǎng)、演唱會(huì)等超密集場(chǎng)所，高鐵、車載、地鐵等高速移動(dòng)環(huán)境下也能夠獲得一致的業(yè)務(wù)體驗(yàn)；物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，智能家居、智能電網(wǎng)、視頻監(jiān)控、移動(dòng)醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)提出了更嚴(yán)格的低延時(shí)、高可靠性、大容量等需求。

在新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，能耗、每比特成本、部署和維護(hù)的復(fù)雜度等可持續(xù)發(fā)展要求也進(jìn)一步加強(qiáng)。

5G典型空口技術(shù)

目前為止，5G技術(shù)還處在預(yù)研階段，其技術(shù)規(guī)范還沒(méi)有統(tǒng)一定義，所以各大公司都在對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行積極的研究和討論，現(xiàn)階段基本得到業(yè)界認(rèn)可的新型空口關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下四個(gè)方面。

（1）新型多載波技術(shù)

多載波傳輸技術(shù)是為了通信物理層的關(guān)鍵技術(shù)之一，但是傳統(tǒng)的CP-OFDM（即LTE下行傳輸技術(shù)）存在帶外泄露高、同步要求嚴(yán)格、有效利用率低等缺點(diǎn)，不能很好的滿足5G各種豐富的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。因此很多設(shè)備廠家提出了用于5G的新型多載波技術(shù)，比如F-OFDM，F(xiàn)B-OFDM，UFMC等。

（2）新型多址技術(shù)

多址接入技術(shù)是蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，傳統(tǒng)的接入技術(shù)多集中在正交多址接入上面。

但是在未來(lái)5G系統(tǒng)中，可能會(huì)存在大容量接入場(chǎng)景，比如物聯(lián)網(wǎng)等。針對(duì)5G系統(tǒng)中的多址接入方式，目前有SCMA、MUSA、PDMA、NOMA等都在3GPP標(biāo)準(zhǔn)討論范圍之內(nèi)，但是最終哪個(gè)會(huì)成為5G的多址接入標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)一步討論。

（3）新型編碼技術(shù)

為了提高編碼效率，減小業(yè)務(wù)開(kāi)銷，并且增加信息傳輸?shù)目煽啃?，?G系統(tǒng)中希望能夠采用新型的編碼技術(shù)。目前3GPP會(huì)議確定在增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景（eMBB）中的數(shù)據(jù)信道使用LDPC編碼技術(shù)，控制信道使用Polar編碼技術(shù)。目前經(jīng)過(guò)外場(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和測(cè)試，兩種編碼技術(shù)增益穩(wěn)定性能優(yōu)異。

（4）新型參數(shù)集幀結(jié)構(gòu)

為了應(yīng)對(duì)不同頻段和場(chǎng)景，在5G系統(tǒng)中規(guī)定以15KHz為基礎(chǔ)子載波間隔，可以將子載波間隔配置為15×2^n KHz。同時(shí)，系統(tǒng)還需要支持靈活的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，幀結(jié)構(gòu)靈活配置，以支持上下行業(yè)務(wù)速率不同需求的場(chǎng)景。在對(duì)時(shí)延要求很高的低時(shí)延高可靠場(chǎng)景（URLLC）中，還需要進(jìn)一步降低TTI長(zhǎng)度，以減小系統(tǒng)時(shí)延。

R&S針對(duì)5G新空口測(cè)試方案

雖然目前5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚在討論中，但是作為測(cè)試儀表廠商的代表羅德與施瓦茨公司已經(jīng)開(kāi)始積極的投入到相關(guān)測(cè)試技術(shù)及方案研究中。尤其是針對(duì)5G新空口技術(shù)，羅德與施瓦茨公司可以提供完整的射頻和功能測(cè)試解決方案，以幫助設(shè)備廠家進(jìn)行相應(yīng)5G技術(shù)的驗(yàn)證。

R&S公司的矢量信號(hào)分析儀FSW最高頻率可達(dá)到85GHz，同樣配合混頻模塊可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)100GHz信號(hào)的接收和分析。FSW自身的分析帶寬為1.2GHz，如果配合RTO示波器，分析帶寬可以達(dá)到2GHz，可以支持客戶實(shí)現(xiàn)5G新型基站的所有射頻測(cè)試項(xiàng)目。

R&S公司的5G信號(hào)分析軟件（FS-K196），可以支持主流的5G新型多載波技術(shù)分析包括UFMC、F-OFDM、FB-OFDM、SC-FDMA等，同時(shí)還支持客戶自定義子載波間隔、幀結(jié)構(gòu)、參數(shù)集、調(diào)制方式等，按照被測(cè)信號(hào)形式生成配置文件，對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和分析。

軟件中可以在以時(shí)頻域?yàn)榛A(chǔ)，顯示被測(cè)信號(hào)在時(shí)頻域的資源分布，占用的子載波和時(shí)域符號(hào)，并且以不同顏色區(qū)分不同信號(hào)類型，幀結(jié)構(gòu)解析示意圖如圖2所示。

同時(shí)針對(duì)5G系統(tǒng)采用的新型多址接入技術(shù)和新型編碼技術(shù)，基于R&S公司的后處理軟件也可以在解調(diào)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行解碼功能測(cè)試，如圖3所示。

R&S公司針對(duì)5G信號(hào)的產(chǎn)生主要通過(guò)矢量信號(hào)發(fā)生器來(lái)完成，目前R&S公司的高頻矢量信號(hào)發(fā)生器SMW200A單臺(tái)儀表最高可以實(shí)現(xiàn)40GHz信號(hào)的產(chǎn)生，如果配合相應(yīng)的外接混頻模塊則可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)100GHz的矢量信號(hào)產(chǎn)生。SMW200A自身可以產(chǎn)生2GHz 帶寬的信號(hào)，帶內(nèi)平坦度小于0.5dB，不僅可用于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)通信制式信號(hào)如GSM、WCDMA、LTE、802.11ac、LTE-A等信號(hào)產(chǎn)生，同時(shí)SMW200A也支持UFMC、FBMC、GFDM、F-OFDM、FB-OFDM等5G候選多載波技術(shù)，SCMA、MUSA、PDMA等多址技術(shù)，LDPC/Polar編碼技術(shù)，客戶可以根據(jù)需要產(chǎn)生相應(yīng)的5G信號(hào)，同時(shí)SMW200A也支持客戶完全自定義信號(hào)格式。用于實(shí)現(xiàn)接收機(jī)靈敏度等測(cè)試項(xiàng)目。

結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了5G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)介紹了R&S公司針對(duì)5G新空口的測(cè)試方案。羅德與施瓦茨公司的矢量信號(hào)發(fā)生器（SMW200A），矢量信號(hào)分析儀（FSW），配合相應(yīng)的軟件可以完全支持不同設(shè)備廠家完成5G新空口的測(cè)試驗(yàn)證，同時(shí)R&S公司也將緊跟5G標(biāo)準(zhǔn)，力爭(zhēng)為5G技術(shù)的發(fā)展提供完整優(yōu)質(zhì)的測(cè)試方案。