5G遇上模块化——愿景到现实渐成坦途

5G是当前最受热议的无线技术之一，然而，在远未到达商业化或预商业化的阶段，面对一个未知的信道空间该如何进行探测，如何搭建信道模型，成为5G技术得以继续发展的关键所在。是德科技（Keysight）大中华区市场总经理郑纪峰日前在接受媒体采访时表示，不仅是5G通信，还有雷达和国防电子领域、卫星通信的地面监测，都采用了多天线阵列，所有这些应用都要求测试设备有更多的通道。而模块化仪器的显著特点就是可以扩展更多的通道，其可扩展性、灵活性都非常适应5G时代的需求。

是德科技大中华区市场总经理郑纪峰

台式+模块化仪器的5G解决方案

郑纪峰表示，如果倒推五年来看，台式仪器和模块化仪器是完全不同的两条发展路线，台式和模块化仪器厂商几乎井水不犯河水。但是德看到了模块化仪器的发展潜力，尤其是随着无线通信的发展，要求测试设备能够处理更复杂的信号，并具备更高的带宽。是德将模块化的优点融入几十年在台式仪器积累的经验，果断进入了这个市场。现在看来，郑纪峰认为公司的这一决策相当正确，如果不进入模块化市场，是德将会错失发展的良机。

“模块化最大的特点是可扩展、占地面积小、升级方便。以前用台式仪表搭一个8×8的MIMO，需要信号源、频谱仪，以及其他开关和设备，整个系统搭起来，可能就像一面墙一样占地儿了，不仅浪费空间，而且成本很高。”郑纪峰表示，“由于台式仪表的特性是高性能，尤其是在某些特定要求的性能指标上，目前模块化仪表还做不到。因此对于5G这样一个面向未来的技术，是德采用了台式仪器与模块化仪器相结合的解决方案。通过模块化仪器的扩展性，能够满足未来更高的系统需求。”

模块化仪器新思路——参考解决方案是未来重点

郑纪峰强调，相比其他的模块化仪器厂商，是德科技的优势在于并不仅仅是提供一个硬件设备而已。因为模块多种多样，包括信号源模块、控制器等等。用软件平台和每一块仪表组成一个系统对用户来说是有难度的，因为涉及到射频微波、高速数字电路、国防电子领域等，用户在完成测试任务的时候，需要从头开始熟悉每一个模块化产品，然后才能编辑出好的测试程序。

是德科技有多种多样的软件支持，包括业界领先的矢量信号分析软件，广泛地用在信号源、信号分析以及示波器方面。此外，是德的信号源频谱仪还提供了一键测量功能，用户要测某些性能（比如邻道功率），可以一键就完成测试。如今，是德把这些专业的技术都应用到模块化仪表中，通过提供系统级解决方案，帮助用户快速完成测试。从设计仿真到研发，到设计验证，再到生产制造，是德能够提供完整的产品线帮助用户完成测试。

同时，是德也提出了新的发展思路——Reference Solution（参考解决方案）。它包括一系列的软硬件以及用户测试的专用知识，可以形成一套在70%-80%的程度上完备的系统。余下的20%-30%可进行定制化开发，可以是用户自己来完成，也可以由是德或第三方的系统集成商帮助完成。

那么，参考解决方案的好处是什么？郑纪峰表示，如果只是一个插槽，用户需要从头开始，去选不同的槽位、不同的模块、编辑自己的软件……所以要花的时间比较多。参考解决方案其实是大多数测试项目的共性，已经经过验证，而且相应的硬件组成、软件平台组成都已经搭好，它所需要的是每一个客户有针对性地完成20%-30%的定制化，因此用户需要花的时间和所面临的风险会大大降低。未来，模块化参考解决方案会是是德非常专注且会力推的方向，根据用户的具体需求，提供更为丰富的选择。

摸石头过河，5G信道探测如何实施？

是德科技模块化仪器产品经理李鹏飞表示，对于5G技术来说，信道探测就如同过河之前摸水深一样，是最为基础的环节。现在大部分的移动通信频段都集中在6GHz以下，6GHz以下的频段已经非常拥挤了，如何开辟新的路径实现5G？需要探索一个未知的频段。

是德科技模块化仪器产品经理李鹏飞

支持高达10 Gbps 空中数据速率的新技术是5G 移动宽带通信的要求之一。为了满足这些要求，技术人员正在开发10GHz-100GHz 工作频段的新的空中接口。5G 信道探测必须能够帮助客户快速表征这些频段的信道特性，并支持研究人员开发必要的信道模型来设计和验证候选的空中接口。是德推出的5G 信道探测参考解决方案，其目的就是加速先进毫米波5G信道模型的研究，包括超宽带和MIMO 两大测试功能，而这两点都是测量毫米波信道和验证新空中接口标准的关键要求。

实现5G的一种技术手段是将毫米波频段应用于无线接入，然而，挑战在于行业必须首先制定出毫米波频段新的空中接口标准。首先，要提取信道参数来建立信道模型，然后将这些参数用于验证真实信道的仿真结果。其次，生成的信道模型用来开发和验证空中接口标准。以确保5G数据传输速率得以实现。那么，如何满足5G信道测量的要求呢？在毫米波频段，超宽的信号带宽，以及多信道的测试环境，同时还要了解信道的三维特性。

是德科技的5G方案，在毫米波频段能够产生高达2GHz带宽的激励信号，传送信号给天线阵列，以进行多信道测量，捕获多径毫米波测量信号，并最终提取有价值的信道特性参数。之后，即可将获得的信道参数嵌入信道数学模型中，用于实际的系统级别的仿真和模拟。该方案的主要特征包括：实时测量、天线可拓展并支持波束覆型测量、以及长时间连续的数据采集，并使得定向天线的三维信道测试成为可能。

研究人员通过系统级的校准、精确计时和同步，可以获得非常精确的绝对时延测量结果。通过使用多通道、实时数据处理技术以及M9703A 高速数字化仪内置FPGA 提供的信道脉冲响应数据（CIR）关联，还可以极大节省测试时间和磁盘空间。与此同时，工程师能够在Keysight SystemVue 系统级设计和仿真软件平台上计算信道参数估值，并利用导入的信道模型对新5G 设计执行链路级仿真和验证。

是德科技的5G 信道探测参考解决方案还能够使用1 GHz 带宽对4 个或8 个MIMO 信道实施高达44 GHz 的发射机/接收机测试，它能够捕获多个相位相干信道，以便在FPGA 中进行实时CIR 数据处理。此外，通过系统级的校准和同步，能够精确计时和准确测量，并能够进行波形定制以及信道模型提取和系统集成定制。由于采用台式机、模块化仪器以及软件相结合的解决方案，因而能够提供高度的灵活性和可扩展性，从而为5G 标准的不断演进提供更多的通道和测试能力。

在这个5G 信道探测参考解决方案中，既有PXI模块化仪器也有AXIe模块化仪器，那么，在PXI阵营颇为强大的今天，是德为何在持续不断推进AXIe的应用？郑纪峰表示，AXIe相对PXI可提供更高的功率，更好的散热特性，所以在满足更高的模块化测试性能方面，AXIe将会更有优势。

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