是德科技 5G 无线通信技术及是德科技解决方案

从 1992年 GSM开始进入中国到现在，数字移动通信仅仅用 20多年的时间就已经全面地改变了我们的工作方式和生活方式，随着智能终端和平板电脑的普及，人们的工作和生活越来越依赖移动数据信息交换，同时物联网也逐步从概念走向现实，M2M信息交换使无线通信从传统电信领域飞速地扩展到金融，交通，电力，医疗，家居，工业控制，农业，环境保护等非电信行业，并且必将渗透到所以行业，而这些传统非电信行业的无线技术化是即信息革命后的又一次重大飞跃。这两个方面导致了无线通信数据传输需求的迅猛发展，统计显示 2012年全球移动数据流量大幅增长了 70%，达到了 8.85x1015TB，预计从2012年到 2017年将增长 13倍，到 2017年，全球通过无线通信方式传输的数据量将超过有线方式，将占到 55%，同时平均每部移动终端将产生 2.7 GB的数据流量，所以未来 5-10年的无线通信给现行的网络和设备带来极大的压力，目前的 3G和 4G都无法完全满足，于是业界提出了第 5代无线通信即 5G。中国IMT2020 5G白皮书就把 5G描述为以用户为中心构建的全方位信息生态系统，5G将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体验，便捷地实现人与万物的智能互联。 5G将为用户提供光纤般的接入速率，“零”时延的使用体验，千亿设备的连接能力，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，业务及用户感知的智能优化，同时将为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景[1]。

业界已经提出一些 5G关键性能指标，主要包括用户峰值速率、用户体验速率，带宽、连接数密度、端到端时延、移动性等。

同时我们也认为 5G设备和应用将灵活地匹配不同的场景，因为针对速率，移动性，时延，成本，能耗等各个方面的要求在不同应用场景下有很大区别，如下面两张图所示比较。

左图是针对高速率数据传输场景，使用的技术重点在于实现高吞吐率，高流量密度，高频谱效率，短时延等，右图是针对物联网 M2M场景，使用的技术就偏重在低设备成本，高连接数，极长的电池寿命等。

由于物联网对速率和带宽要求较低，目前的无线技术可以很好地融合实现，本文主要探讨由超高速率传输所推动的 5G新技术带来的挑战以及是德科技为业界提供的5G全面解决方案。

2. 5G关键技术和测试方案

为了实现 5G无线数据传输的性能指标，需要采用革命性的无线技术，从深挖频谱效率，功率效率和用户数量角度提出了大规模 MIMO技术，从频率资源和超高吞吐率所要求超宽带调制的角度提出了使用毫米波频段，从大幅度提高流量密度以及高频段信号衰减的角度提出了超密集组网和协作式网络，以及完全基于软件无线电的新型物理层技术，包括 NOMA，FBMC，FullDuplex等，这些已经成为 5G无线传输方面的标志性技术，并且远远超过 4G，所以 5G从无线技术角度也被称为革命而不是演进。但是革命性的技术也给研发和测试带来了巨大的挑战，尤其是大规模MIMO，毫米波以及超宽带信号产生和接收分析使传统无线通信测试仪表很难满足要求。是德科技凭借超过 70年的测试测量仪表历史和领先的无线通信仪表平台，可以给业界提供最全面的 5G无线通信测试解决方案，可以覆盖各种 5G关键技术，以及包括器件测试，信道探测建模，信号模拟，信号接收分析，系统级仿真和验证等各种测试应用。

2.1 大规模 MIMO (Massive MIMO) 技术

多天线技术作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段，已经应用于LTE和WLAN等系统。根据信息论，天线数量越多，频谱效率和可靠性提升越明显，尤其是当发射天线和接收天线数量很大时，MIMO信道容量将随收发天线数中的最小值近似线性增长。在5G大规模MIMO中，基站配置数量非常大(通常几十到几百根，是现有系统天线数量的 1-2个数量级以上)的天线，可以在相同时频资源上同时服务很多用户。大规模 MIMO主要优点包括: 第一，大规模 MIMO大幅度提高频谱效率，第二，大规模 MIMO可将波束集中在很窄的范围内，从而大幅度降低干扰，第三，可大幅降低发射功率，从而提高功率效率，第四，当天线数量足够大时，最简单的线性预编码和线性检测器趋于最优，并且噪声和不相关干扰都可忽略不计。

大规模 MIMO对传统测试仪表提出了挑战，传统台式信号源和分析仪无法克服体积成本同步等多个方面问题。是德科技的高性能射频和微波模块化仪表代表着无线通信测试的发展方向，支持多通道的信号产生和信号分析，通过灵活地组合和机箱级联扩展，可以支持从目前的 LT