毫米波是5G的关键技术之一

行业观察

5G还有很长的路要走

今年是5G大规模商用的元年，也是5G时代（2020-2030年）的元年，5G的商用发展大幕才刚刚拉开，后面的路还很宽、很长，预计有以下三大阶段。

① 今年上半年，5G网络与终端以NSA为主，并开始向SA演进。目前，5G网络覆盖尚不充分（重点覆盖主要城市城区和普通城市主城区及部分业务需求场景），5G终端与5G模组价格偏高，5G业务集中在eMBB大带宽类业务上，如视频类、游戏类应用。

② 今年下半年到2021年，5G SA实现规模商用、URLLC开始升级、边缘计算按需有序部署， 5G产业链逐步成熟。城市城区实现5G网络连续覆盖，并逐步向农村业务需求场景拓展，5G终端与5G模组价格下降，5G业务开始向低时延类发展。

③ 2021年下半年及以后，5G网络覆盖广度持续拓展，覆盖深度、厚度逐渐加强，更大带宽、更低时延、更高安全性，全面满足高速率、高可靠、低时延等应用需求，为千行百业的数字化网络化智能化奠定了基础，5G行业应用将爆发性增长，5G真正规模化融入各行各业。

需要5G技术不断演进

目前看来，上述第一阶段的目标已经实现。回顾起来，在工信部的指导下，IMT-2020（5G）推进组自2016年1月起开展了5G技术研发试验（分关键技术验证、技术方案验证及系统组网验证几个阶段），华为、中兴、爱立信、大唐等主要系统设备厂商深度参与，共同制定设备技术要求及测试规范，全面开展测试验证，加快推进5G产业成熟；高通等芯片企业以及是德科技等仪表企业积极参与，通过与系统设备厂商开展互联互通测试，加快构建Rel-15 5G NR完整产业链。

上述第二和第三阶段，要实现推动5G真正融入百业、服务大众甚至“5G改变社会”的目标，亟需加速攻关各5G关键核心技术。

作为5G完整版本，Rel-16引入了许多增强的系统特征功能，更多地强化eMBB和URLLC类的业务应用性能。具体看，一是以多天线增强、免许可、更高频段、中继、固移融合等增强网络承载能力；二是以SON/MDT、定位、终端节能、语音、切片增强、自动化运营等提升基础能力；三是以低时延高可靠增强、车联网、工业互联网、垂直LAN等拓展垂直行业应用。

5G的技术和标准还在持续发展演进中，即将启动标准化的Rel-17面向和5G相关的更多垂直行业领域，把Rel-15与Rel-16未能实现及完成的系统功能做得更全面、更精细，以更逼近实现“全频谱、全覆盖、全应用”万物互联的5G移动通信愿景。具体地，Rel-17第一大类将是低时延高可靠、工业互联网、网络辅助的终端节能、多天线技术增强、定位、车联网、中继技术、更高频谱通信、免许可方案、卫星通信、服务化架构增强、网络切片、网络自动化、SON边缘计算等延续性项目；Rel-17第二大类将是多播广播、终端直接通信（面向应急通信与商业应用）、多SIM终端优化、交互式业务、小数据传输优化方案、覆盖增强、面向中等速率与区域性覆盖的大连接应用等新项目，使能新应用、新能力。（注：点击文末“阅读原文”可下载5G RAN测试最全资料包）

坚强支撑：5G测试测量

业内权威专家预计，2021年-2022年将是基于Rel-16的完整5G网络建设阶段，2023年-2025年将基于Rel-17实现5G网络的能力提升。

可见，面向Rel-16与Rel-17，端到端5G产业将要进入到新的、更大的创新发展阶段。

整个5G产业涉及到芯片、终端、基站、5G 网络、芯片设计的工具软件、芯片代工线、仪器仪表（测试测量）、操作系统、APP等，其中，测试技术贯穿于后续5G基站、芯片、终端的研发、生产、验收等各环节，将直接影响到后续整个5G产业链的产业化进程。

所以可以说，通信测试测量能走多远，5G就能走多远。可以预见，随着后续5G移动宽带网络、物联网的继续深入发展，尤其是针对工业中的新应用、医疗和机器人控制、汽车间通信等领域实现万物互联等，相应的对基站模拟器、终端模拟器、射频一致性测试系统、RRM一致性测试系统、Massive MIMO信号分析仪、Massive MIMO信道模拟器等测试设备的需求也越来越广泛。比如：

① 亟需终端模拟器进行系统原型验证。后续5G通信技术系统级研发与原型验证亟需5G终端模拟器的支撑。模拟器需要满足5G多场景技术需求，以完成5G终端物理层和高层协议模拟，可灵活地实现终端侧的空口技术方案，配合系统设备厂商完成各类5G新技术试验。

② 亟需5G信号模拟与分析仪器。在设备开发与生产中，需对加工部件、半成品各类参数进行定性或定量的测试或监试。在整机制成之后需对整机的功能、性能、可靠性进行全面的测试。测试后的数据，经过整理和分析、评价，把结果对照开发生产进程中的现象和问题进行处理。只有经过上述复杂而精确测试操作才能保证更多、更快、更好地生产出价格更低的5G新产品供应市场。

比如，毫米波是5G的关键技术之一，国内的毫米波频段可能包括24.75-27.5GHz和37-42.5GHz，应用前景极其广阔，但尤其是功放（PA）等射频器件面临严峻挑战。国内正在全力开发支持上述频段和800MHz带宽的PA产品。传统的CMOS工艺PA无法提供足够高的输出功率，而GaAs和GaN工艺的PA能够在毫米波频段支持更高的发射功率和更大的调制带宽。对于128、256通道通道的测试，甚至未来1024通道的测试，通道数量剧增带来测试设备成本的剧增，以及通道间一致性的校准和修正所带来的测试效率的降低等，亟需快速、经济的微波毫米波测试解决方案。据悉，是德科技等国际领先型测试测量企业早在2015年就开始创建5G毫米波和超宽带无线通信的原型试验平台，基于SystemVue仿真软件进行了当时业界最早的超高速数据吞吐率试验，至今已有很深厚的技术积累。

③ 亟需5G信道模拟器仿真复杂信道环境。比如，后续Massive MIMO及其相关技术的理论与应用研究，如信号处理、编解码、调制解调、资源管理、正交导频设计以及三维波束赋形等，必须建立在合理的无线信道模型基础上。为了基于信道测量的方法研究新频段的5G信道模型，从而掌握5G信道的实际环境下的变化规律，需要搭建高性能信道测量平台，并根据应用场景需求，选择测量场景开展信道测量活动。复杂信道的传播环境恶劣，且具有较大的动态随机性，亟需高质量5G信道模拟器，以支撑5G系统基带与射频芯片、基站与终端系统的快速开发与部署，并支撑后续更大规模的5G网络建设维护。

5G NR从Rel-15向Rel-16和Rel-17的演进，实质就是逐步实现ITU提出的5G的三大应用场景与八大关键性能指标的过程，超宽带、极高速、多通道、全频谱、真实场景模拟甚至仿真等对于测试测量提出了严峻的挑战。

后续5G产业的快速、稳步发展，需要得到优质的测试测量的坚强保障。据观察，在测试测量市场上具备顶端优势的巨头企业，已经形成了门类齐全、性能达到全球最高水平的5G测试测量产品体系，现汇集5G NR RAN测试非常齐全的资料包，供业界参考，内容涵盖5G技术基础知识、移动通信网络运营商5G部署时的测试与空口测试、5G信号生成与分析、5G天线与元器件测试、5G部署路测、5G基站制造时的测试、面向5G质量保证的测试（5G NR一致性测试/O-RAN射频测试教程/5G核心网验证最佳实践/UEE终端仿真器教程/具有相控阵天线的5G空口现场测试系统/信道仿真解决方案）等。
责任编辑:pj