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NI屠方泽:5G时代软件定义无线电的架构将举足轻重

发布:2017/9/13 15:21:01 |作者: 包永刚 |来源: 华强电子网

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  5G的三大主要应用场景包括增强型移动宽带(eMBB)、大连接物联网(mMTC)及低时延高可靠通信(uRLLC),不但能够提升人与人之间的通信体验,还能实现物与物的连接。但5G也面临频谱、传输网、、能耗、基站形态等带来的挑战。在芯片、设备、运营商都积极推进5G商用的环境下,面对仍未完成的5G标准化和多样灵活的应用,测试测量设备将如何加速5G商用步伐?

  美国国家仪器(NI)负责射频与无线业务的技术市场工程师屠方泽先生接受《华强电子》杂志采访时表示:“测试未到,原型先行,早在2010年,NI就和国内外知名的通信设备厂商和院校科研机构展开领先用户的合作计划。对于5G中提出的关键技术,包括Massive MIMO、高频毫米波传输系统,超高密度网络(UDN),以及多载波滤波(FBMC)在内的新型波形进行深入的合作,并推出原型样机和软件的参考设计平台。”

  美国国家仪器(NI)负责射频与无线业务的技术市场工程师屠方泽先生

  不过,5G标准未定自然会给5G测试带来不少挑战。对此,屠方泽表示:“在之前2/3/4G协议的不断演进和目前5G的标准进程中,我们可以观察到:第一,测试硬件强调灵活性可以实现不同阶段测试性能的提升,来满足协议的不断演进;第二,5G需要覆盖sub-6GHz和毫米波的频段,并且不同国家目前定义的毫米波频段覆盖也有不同,这就要求测试厂商可以有灵活可扩展的毫米波前端来支持多待测件、多频段范围的需求;第三,对于测试效率的要求在不断的提升,需要使用FPGA软件定义信号处理的方式来提升测试效率。”

  “实际上,3GPP在今年推出了比较激进的标准化进程,这就意为着无论是原型样机还是测量仪表如果要跟随协议的研究,需要进行快速的迭代。 那么软件在5G测试中最重要的体现就是软件定义无线电的架构。”屠方泽表示。

  5G标准化的未完成已经给5G测试带来了挑战,为实现5G的高可靠、低延时、低功耗、大连接等特性,毫米波通道探测、Massive MIMO、超高密度网络,以及多载波滤波等关键技术的验证挑战也不可避免。屠方泽表示:“早在2010年NI成立射频领先计划的时候就把上述技术在内的新型波形研究作为关键技术。同时,在原型化的阶段,我们也看到了这些关键技术对于未来测试设备带来的挑战,其中最重要的就是需要在测试设备上快速相应协议的变化,推出可以灵活扩展通道数量,自定义测试IP,灵活覆盖射频频段的需求。”

  他同时表示:“以毫米波通道探测技术举例,毫米波频段的信道特性研究一直是5G运营商和科研机构的一个热点,通过全面了解毫米波信道的特性才能更好的制定相关的通信协议。毫米波信道探测实际上是为了全面了解毫米波信道的特性。美国的运营商AT&T和NI合作推出了基于模块化平台的毫米波信道测量平台。通过模块化的硬件设计并加入FPGA处理能力,灵活的从SISO扩展到MIMO,并且正是由于FPGA的处理能力,所以将原来需要15分钟的测量时间缩短到了150毫秒,完全实时的显示测量结果,大大缩短测量信道的时间。另外,通过和国内外领先的通信设备供应商合作,NI推出了灵活的毫米波原型样机已经提供可以覆盖40GHz以上和40GHz以下的2GHz带宽最大可扩展8X8 MIMO的毫米波原型样机,并且提供相对应的单载波和OFDM的参考设计系统,从而面对New Radio的原型化和测试挑战。”

  为应对5G灵活多样的应用,屠方泽表示,软件定义的无线电(Software Defined Radio,SDR)是20世纪90年代初美国提出的,由软件实现信道调制和解调的无线电系统。这项技术使得无线电设备可以在最短的时间应用最新的调制解调方式和通信协议,从而适应无线通信应用和电子对抗日新月异的发展。

  在如今的5G时代,软件定义无线电的架构会起着举足轻重的作用。通过软件定义模块化硬件的功能,用户可以快速实现不同的测试功能,并应用定制数据分析算法和创建自定义的用户界面。相比于传统仪器固定的功能限制和只是“测试结果”的呈现,以软件为核心的模块化仪器系统能够赋予用户更多的主动权,甚至将自主的知识产权(IP)应用到测试系统中。

  另一方面,软件定义无线电的架构也需要硬件设备有非常自主的开放性,可以灵活的更改相对应的功能模块。在这方面,NI推荐的是基于PXI/PXIe协议的开放平台。作为一个开放的、基于PC的测试测量和控制平台,PXI和PXI Express提供了业界最好的数据带宽性能和背板集成的定时和同步功能,它同时拥有和多种其它总线互联的软硬件接口支持,使得PXI和PXI Express成为最理想的混合总线测试平台的核心,更是成为了全世界成千上万家公司首选的自动化测试平台。通过灵活的更改PXIe机箱内的相关板卡就可以实现不同功能的测试,并且可以将射频以及非射频的测试需求在一个测试仪器中就完全满足。



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