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5G起飞 测试工具再升级
面对5G 工程师不再赤手空拳
[作者 王岫晨]   2015年05月18日 星期一 浏览人次: [13012]


5G来了! 5G已经正式开始迈入研发阶段,事实上,5G所带来的一个重要概念,就是Gbps Anywhere。 而其传输速率也比4G高出约一百倍左右。 5G所要求的传输速度,不只要快,还要实时性(Real Time)与可靠性(reliable)。 当然,这都是5G理想上的设计要求。


目前4G的LTE已经正式上线运作,当然LTE的速度依然不够消费者所要的快,所以市场已经开始对于5G的速度虎视眈眈。 只不过5G的出现,也并非要用于取代4G通讯。 在5G出现后,LTE依然将使用大部分6GHz以下的频谱,而5G技术将会使用到更高的频段。 这两种技术将会同时存在用户的手机之中。



图一
图一

5G技术解析

虽然说5G技术还处于起飞阶段,许多技术规格都还在讨论之中,尚未定案,不过为了有效强化无线通信的数据传输率,一般认为包括载波聚合(Carrier Aggregation)、强化版MIMO(Enhanced MIMO)与异构网络(Heterogeneous Networks)等,都将会是普遍用于5G的关键技术。


此外,为了真正实现5G,包括毫米波(mmWave)、信道量测(Channel Sounding)、大规模MIMO(Massive MIMO)等技术的使用,也都必须要加以考虑。


毫米波其实就是IEEE 802.15.3c标准,属于电磁波的一种。 电磁波其实普遍存在于生活环境当中,例如手机讯号、广播频段等,都是透过电磁波来传送讯号,所不同的是电磁波的波长。 一般来说,波长愈长越低频,讯号所能传送的距离就越远,例如美国军方使用的超低频讯号距离可达10,000到100,000公里。 至于波长越短就越高频,毫米波就是一种超高频,波长也极短,约1到10mm。


在4G的应用中,讯号频率多半集中在6GHz之下,到了5G,讯号将会普遍超过6GHz,例如三星目前的毫米波解决方案,是在27~29.9GHz间的28GHz频率传送数据,透过64根天线来解决讯号衰减问题,如此数据传送距离可达2公里远。 至于中国则是专注于发展60GHz的毫米波技术。



图二
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也正因为4G技术的频段多半落于6GHz之下,在过去几十年来,通讯市场所了解的蜂巢式(cellular)行动网络传播条件,都普遍落在450MHz至3GHz频段之间。 打从GSM系统商转开始,传输信道模式皆依循着这样的基础来进行开发,并在实验室中,透过真实环境的仿真,来进行基地台与终端装置的效能验证。


6GHz至100GHz的新频谱都仍处于讨论阶段,并需要更多的测试数据来进行验证。

只不过,相对于这些旧有的频段,超过6GHz频率的无线信道,相关知识仍然有限。 虽然许多信道量测(channel sounding)的活动已进行相关成果发表,但事实上,6GHz至100GHz的新频谱技术应用都仍处于讨论的阶段,并需要更多的测试数据来进行验证。 无论是众多的研究项目,或即将推出的3GPP标准化,都需要全面性的测试数据,协助未来找出合适的信道模式及最佳的测试效率。


另外,Massive MIMO也是5G的核心技术之一。 透过这种多天线的原理,来提升无线频谱的效率,可以有效增加网络覆盖率和系统的总流量。 一般来说,Massive MIMO基地台的数据吞吐量,可达到传统8天线TDD标准4到6倍。 未来不管是向下兼容4G标准、或者向上支持5G服务,都是不可或缺的设计考虑。



图三
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结语

5G的出现,将测底解放4G通讯的速度,也将让所有消费者对于无线上网更有感。 当然这些新技术与新标准,势必也将为测试验证带来新的挑战。 目前正处于起飞阶段的5G通讯,让所有测试设备厂商正摩拳擦掌,准备好相关的测试工具,一但5G相关产品问世,将可马上进行相关的测试与验证工作,让工程师面对更困难的5G挑战,不再赤手空拳。


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