兩會：建議把700M給5G使用！
重要信息
由此可見，5G標準的出台、主流運營商的5G商用加速，亟需廠商儘可能快速地把5G射頻器件和設備等產品推向市場，而在研發這些5G產品的過程中，優質的測試測量儀器必不可少，而就在3月2日，全球測試測量解決方案的領導者---美國國家儀器（NI）推出符合3GPP R15標準的Sub-6GHz 5G新空口（NR）參考測試解決方案，這種經濟高效且高性能的測試選項非常適合測試新型寬頻RFIC（尤其是在3.3-4.2GHz和4.4-5.0GHz頻段工作的RFIC），可幫助工程師快速對其5G射頻器件與設備設計進行特性分析，並能更輕鬆地從研發過渡到生產測試環境。特別值得一提的是，NI的上述解決方案：關鍵部分是NI-RFmx NR測量軟體，可根據3GPP 5G標準的後續演進進行對應升級，目前符合3GPP R15的5G NSA規範，以後可升級至支持5G SA規範；硬體使用PXIe-5840矢量信號收發儀（VST）（詳情請訪問ni.com/5g），其具有1GHz帶寬的瞬時信號收發功能，最高頻率可達6GHz。據悉，該解決方案可為100MHz帶寬的5G新空口信號提供優於0.32%（-50dB）的殘餘EVM性能，而且測量速度更快。
另外，我們觀察到，從2017年年底開始，「5G終端」尤其是「5G手機」的研發也開始提速了！而這一行業發展態勢在剛剛結束的「2018世界移動大會」期間表現得尤為明顯：SK電訊首席技術官Park Jin-hyo透露，三星有望在不久後發布5G手機；估計這是三星受到華為宣稱要在今年下半年發布5G手機一事的刺激；另外，中興也來「湊熱鬧」，宣布將在今年底或明年初發布5G手機，還特意把「今年底」放在最前面；2月末，中國移動正式發布「5G終端發展時間表」，提出「2019年Q3上市首批5G手機」這一目標。
在5G終端研發提速的同時，先進射頻技術的設計與測試顯得至關重要。不同於基站部署，從終端設備的角度來看，「射頻前端」（FEM）是5G手機的關鍵器件。5G手機支持全模功能需射頻前端在材料、工藝、帶寬和功率上均要符合Sub-6 GHz的要求。4G時代，由於多模多頻的需求，射頻前端的複雜度已經大幅增加，而將到來的5G，這個挑戰更是空前的。所以，可以說，5G手機設計的挑戰，首先來自於「射頻前端」。而就在3月初的「第20屆GTI（全球TD-LTE發展倡議組織）研討會」上，NI與RF解決方案的領導型廠商Qorvo聯合，成功演示測試了首款市售5G射頻前端模塊，Qorvo移動產品運營商聯絡與標準部門總監Paul Cooper評價到：「NI的PXI測試系統具有寬頻寬、RF性能卓越、靈活等優秀特性，在幫助我們推出業界首款市售5G射頻前端方面發揮著至關重要的作用。」
據悉，Qorvo公司將藉助NI PXI系統的靈活性，使用各種波形快速測試其5G FEM設計，而且可以重複使用相同的硬體。其中，PXI系統以NI矢量信號收發器（VST）技術為基礎，可實現更智能化的自動測試。此外，NI以軟體為中心的方法可幫助半導體客戶滿足最棘手的測試覆蓋率、測量質量和產品上市要求。
「5G商用看終端」！但是，在這背後，還有一個非常重要的環節，那就是實現5G終端與5G基站的互操作，從而就要求5G終端製造商與5G網路設備製造商相互測試其產品是否符合3GPP發布的5G NR標準。互操作設備測試（IoDT）用於測試來自異廠商的5G基站和5G終端是否可以正常建立並維護一個高可靠的無線通信鏈路，以便在規定的測試條件下實現應有的5G性能。
我們觀察到，5G IoDT方面一個最新重大進展是，2月20日，NI和三星宣布進行IoDT合作。其中，三星的5G NR商用基站將在28GHz頻段實時連接由NI開發的5G測試用UE（用戶終端），兩者通過實時的數據交互，來驗證3GPP規定的5G NR下行鏈路功能和性能。測試用5G UE使用NI的28GHz毫米波收發儀系統（詳情請訪問ni.com/5g），以及基於NI LabVIEW系統設計軟體開發的符合5G NR Phase 1的協議棧。
據悉，此次合作將在最高性能級別上探索5G NR標準，即在5G NR下行鏈路速率超過3Gbps的完整2×2 MIMO配置下利用全部的可用帶寬並聚合最大數量的成員載波（8個）。對此，三星公司無線技術戰略副總裁Wonil Roh給出很高評價：「作為無線通信領域的領導者，我們很高興能夠與NI合作來展示我們的28GHz商用5G NR技術。此次關於IoDT的開發合作使我們能夠加速5G 毫米波技術的開發和商業部署。」
除了這一最新合作案例，NI全球銷售和市場副總裁Eric Starkloff還表示，NI的毫米波方案已被全世界的研究人員用來開發5G候選技術。
綜上可見，對目前已進入商用關鍵階段的5G，諸如NI等領先型測試測量廠商的相關優秀解決方案的重要性更為凸顯！
所以，領先型測試測量廠商也就處於5G技術的前沿，其觀點和觀察對於業界就具有很大的參考價值，以下是美國國家儀器公司（NI）毫米波產品經理Sarah Yost的深度精彩文章《解讀5G新空口：3GPP與ITU標準最新進展》：
今天，不論你走到哪裡，5G都是眾人關注的新技術焦點。二月末舉辦的2018年世界移動通信大會的最新報告表明，5G時代已經來臨。對於通信行業來說，去年是十分繁忙的一年，從標準化流程工作到監管機構發布的更新，到我們對提議的新毫米波（mmWave）頻段的理解，再到能夠實現5G商用的新技術的開發，這種繁忙體現在方方面面。
去年，我寫了一篇文章，名為《毫米波：頻段的戰爭》，對建議用於毫米波頻率的技術進行了綜述。今年，基於該信息，通過對用於毫米波通信原通信系統的調研，我再次回答大家心中的問題：什麼是5G，何時能夠實現5G？
5G頻段：毫米波和6GHz以下頻段的組合
儘管，有關5G的某些具體技術問題目前尚無明確定義，但有一點是肯定的：6GHz以下頻譜仍然非常重要，毫米波頻段將用於補充6GHz以下頻段技術。圖1展示了5G要求的範圍，涵蓋為增強型移動寬頻（eMBB）應用提供的具有超高可靠性的高帶寬通信到我們期望用於物聯網應用的低帶寬機器對機器（M2M）通信。很難用一個頻譜頻段來滿足所有5G需求，但是組合兩種頻段可以提供補充覆蓋，從而更好的覆蓋5G的需求。6GHz以下頻段具有更好的傳播性，對窄帶應用就有更好的前向兼容性，同時毫米波頻段的長達寬頻使5G承載的關鍵增強型移動寬頻應用成為可能。
圖1 目標5G應用包括增強型移動寬頻和機器對機器通信
國際電信聯盟（ITU）已經確定了5G研究的兩個階段：第一階段針對40GHz以下頻段，第二階段針對100GHz以下頻段。第一階段計劃於2018年6月結束，與3GPP的LTE Release 15保持一致。第二階段預計將於2019年12月結束，與3GPP的LTE Release 16保持一致。圖2 展示了ITU和3GPP自2016年秋季起的5G進展時間表。
圖2 ITU和3GPP的5G發展時間表
然而，ITU建議的日期和將使用的頻段目前尚無定論。在2017年3月召開的3GPP RAN全體會議（#75）上，參會者提出了發展路線圖，以及加快5G新空中介面（NR）的計劃，如圖3所示。
圖3 加速 3GPP NR發布計劃（2017年3月起）
NTT DOCOMO在上次的RAN4會議（#82）上提出了應使用的頻段建議路線圖。表1總結了頻率範圍和相應的電信運營商。
表1 RAN4第82次會議向RAN第75次全體會議提議的5G NR頻譜路線圖
在過去的一年中，28GHz的研究工作成為40 GHz以下頻段研究工作的重點，但其並非是納入考慮範圍的唯一頻段。FCC和Verizon已經在推進28GHz的研究工作。為了更加靈活的使用毫米波頻段以及將來的規則制定分配額外的毫米波頻段，FCC於2016年7月批准了頻譜前沿開發提案。28GHz頻段是如今美國境內實現毫米波應用的三個頻段之一。圖4直觀列舉了這些頻段。基於RAN4會議提出的路線圖，全球運營商，包括歐洲運營商Orange、英國電信和義大利電信，已圍繞24–28GHz成立了一個重要的聯盟。這看起來似乎有些令人驚訝，因為根據此前的結論，受制於當前的頻率，28GHz並不是適合歐洲的頻段，但該頻段中的低頻率仍有巨大的潛力。正如預期的那樣，這些歐洲運營商正在申請32GHz的頻譜。
圖4 FCC分配的毫米波頻段
去年，Verizon從 XO Communications處獲得了28GHz頻段的許可證，並直言希望能使用這一頻率進行初步部署。2016年1月，Verizon向FCC申請了臨時專用許可證，以便於2017年1月2日至6月2日之間在馬薩諸塞州、密歇根州、新澤西州和德克薩斯州進行試運營。儘管目前尚無一個完全標準化的版本可用於進行該測試，但Verizon正在積極的將他們現在部署的硬體未來通過軟體升級即能符合最終發布的任何規範。其他美國運營商已經同意採用 28GHz頻段。AT&T和T-Mobile均表示將對基於28GHz的技術進行更多的研究，並與設備供應商合作，進行額外的外場測試。
Verizon 5G
Verizon意識到這將推動毫米波技術的預標準化。Verizon已經提出了自己的規範，名為「Verizon 5G無線技術」或「V5G」，用於初步部署。V5G和5G NR最大的區別是應用的重點。V5G局限於28GHz固定無線接入，但5G NR針對所有頻段的所有通信應用（固定和移動）。V5G用於部署高密度的毫米波基站（電線杆上的小盒子），與商用固定用戶設備（UE），如分線盒或數據機，進行通信。這些用戶設備將被部署在消費者的家中或辦公室，大多數情況下是不會被移動的。由於人員、動物、汽車、降雨和其他因素移動導致的環境變化，頻道仍然會產生波動。為了解決這一問題，V5G採取了慢波束管理，改變波束的方向，確保無論在何種環境條件下用戶設備與接入點之間的信號保持最強。V5G面臨的問題是其能否符合 3GPP 5G標準。Verizon在推進他們現在部署的硬體未來通過軟體升級即能符合最終發布的 3GPP規範。如果Verizon的放手一搏取得成功，那麼將在5G的競爭中大幅領先。如果失敗，則需要更換大量過時的硬體。
5G新空口
5G NR旨在覆蓋所有應用和所有頻段，包括ITU提出的5G三大應用場景：增強型移動寬頻 （eMBB）、超高可靠超低延遲通信（URLLC）和大規模機器類型通信（mMTC）。這意味著物理層需要十分靈活，從而顯著增高數據吞吐量，同時能允許數量上比現在多幾百倍的設備連接至窄帶物聯網（NB-IoT）網路。PHY還需要高可靠度和低延遲，以用於無人駕駛汽車。這個任務不簡單，而且針對5G NR的標準遠比V5G的標準複雜。兩者在增加波束管理等方面比較類似，但5G NR將同時採用慢速和快速波束管理。5G NR還將儘可能利用LTE協議，但採用不同的採樣率和子載波率。
儘管關於5G NR的討論不斷，並且人們希望能比原計劃提前完成標準的制定，但目前尚未公布很多有關規範性能的數據。針對28GHz頻段的數量有限的嘗試主要關注信道探測，而非驗證5G NR規範的可行性。美國國家儀器公司（NI）已經開發出5G NR原型系統，能運行多用戶MIMO連接。該系統使用NI毫米波收發儀系統（MTS）和LabVIEW中編寫的靈活可更改的物理層IP。MTS是模塊化軟體無線電（SDR），可與不同的無線電頭端組合，用於支持不同的頻段。5G NR原型系統軟體已經過NI的28GHz無線射頻頭和Ball Aerospace與 Anokiwave的相控陣天線的測試驗證。此IP旨在為5G NR研究者提供一個實現可自定義並建立實時無線5G NR通信系統的原型系統的起點。
2018年 ：5G競賽的終點線
到2018年年初，我們將有望獲得「什麼是5G？」這一問題的答案。 根據在2017年3月召開的3GPP RAN全會（#75）上公布的加速計劃，5G NR物理層和MAC層在2017年年底實現。頻率選擇沒有嚴格的時間線，但運營商正在推動技術向前發展，以便在2017年的現場試驗中完成28GHz頻段的硬體部署。到2018年第二季度，韓國將展示其5G技術預覽。全面標準化流程尚未結束，但是，「5G是什麼」這個問題將逐漸清晰起來。5G定義之爭或許即將結束，但5G技術的設計和部署才剛剛開始。
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NI 5G資訊：ni.com/5g
NI VST矢量信號收發儀：ni.com/vst
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