从NI与上海无线通信研究中心的合作看5G对测试平台的要求

2017-11-05 22:03:21来源: EEWORLD 关键字:NI  5G  上海无线通信研究中心

虚拟仪器,软件无线电与5G测试


“虚拟仪器在通信中的应用主要是软件定义无线电,软件定义无线电很适合做原型研究,因为5G里面从调制到编码到后面的算法都是目前还在讨论中的,所以通过软件定义无线电的方式可以快速地切入5G原型研究中。”NI射频、通信和软件无线电市场总监James Kimery表示。


     


      NI射频、通信和软件无线电市场总监James Kimery


“现在5G标准还没有制定,有很多不确定因素,所以硬件和软件的分离,用虚拟仪器的方式做测量和设计是最合理的。但即便标准定了之后,不光是在物理层,在网络仍然有很多全新架构,全部都是软硬件分离结构,以更灵活的方式来支持5G应用。因为5G的标准本来就是分成三大方向,这三个方向很多指标是相互冲突的,不可能既要求高带宽又要求大连接。这些不确定性就要求设备运营商需要提出更灵活的架构,对测试来讲是很大的挑战。因为运营商不可能购买很多套测试设备应对不同场景。特别是物联网的场景,可能标准制定的时候还没有应用,但未来新的应用场景。所以James负责的软件定义无线电部门就显得特别重要,基于通用的NI的硬件平台支持各种各样未来的应用场景来做测试,不光是在标准形成过程当中很重要,在未来标准制定以后也很重要。”上海无线通信研究中心主任杨旸表示。2016年,杨主任团队通过NI的VST(矢量信号收发器)搭建了业界第一款8×8信道测量工作。


     


      上海无线通信研究中心主任杨旸


杨主任说道:“在无线通讯里面,不管你是用哪个信道,都是在完成一个任务,就是把信息从A传到B。无线通讯的测试要求就是要对场景有足够理解,因为接入网络的第一步就是终端在任何场合都要和基站保持良好的通讯,这是最基本诉求,但这个诉求在5G时代变的非常昂贵,原因就是因为MIMO多天线多通道。目前针对MIMO信道测试设备在世界上并不多,即便有了也不会愿意共享。我们团队看到这样一个迫切的需求,采购了整套NI硬件平台,成功实现了国家科技重大专项“无线创新技术试验测试平台”,支持6GHz以下所有频段。“


“项目从2014年一直做到2016年底,我们是项目的牵头单位,合作单位共有27家,包括华为、中兴、大唐移动、中国移动、中国电信,我们在比较早的时候就领悟到5G的测试要求是不可预测的,所以一定要用灵活的解决方式,需要一个非常强大的硬件平台和灵活的软件定义,来共同支撑不可预测的研究工作。”杨主任表示,“3G、4G时代没有这么复杂的测试挑战,多天线的测试比以往都复杂很多,主要原因一个是频率范围很大,第二是随着天线数量增多,传统的串行测试方法会随着信道的变化而变得不稳定。5G天线之间的距离是厘米级的,信号传到的时间差在100皮秒以内。所以只有同步精度低于100皮秒,才能区分出同样一个信号到达不同天线的时间,同步精度要求非常高。而对于并行处理来说,64个同道的物理硬件条件不完全一致,还需要做校准。同时,由于输出量增加了64倍,因此还要保证足够的存储速度,而且由于输出数据量的增加,矩阵数据使运算量大幅飚升,所以需要独特的并行处理算法。就好像照相一样,如果你要进行屋内360度环视照相时,一种做法是照一圈进行拼接,但这就要求照相的时候屋子不能有人进出,而我们的方法则是64个相机一起照,确保是同一时刻的影像。“


“之前研发阶段的信道模型过于相信标准化里面规定的几个场景,所以当初实际上测量的结果和推荐的模型之间是有差别的。5G时代,这种状况会更为明显。所以我们完成测试平台工程搭建之后,便成立了一个专门的数据共享网站(http://www.wise.sh),在网页上公布了我们实际场景下的测试数据,所有人都可免费下载。同时我们也为相关厂商提供定制化的测试服务。我们希望通过这个平台,可以真正服务5G生态系统,帮助大家充分了解复杂的信道,能够提升5G研究或开发的精准性。”杨主任指出,”我们的目的就是希望让更多人使用,同时也可以给我们反馈,让我们不断进行改善。我们的数据并不一定是标准数据,但却是客户最在乎的,比如刮风下雨,比如在城市建筑群或者地下室中,以前的测试标准比较简单,不会涉及到具体场景。随着5G的演进,将需要越来越多的场景,对信道的理解变得越来越重要,而且越来越精细化。“


”这套测试设备其实谁都需要,并且有着迫切需求,但是谁也不会去共享,或者说自己单独开发,因为这跟它的直营业务不相配,不值得为了5G开发先做一套昂贵的测量系统。通信产业是一个生态系统,对于测试来说是一个非常专业化的趋势,对于5G来说是一个新起点,5G未来如何发展大家都不清楚,所以每个通信公司也不可能进行大规模的人员和资本投入,这时候就要依赖在测试方面有专长的公司与之配合,这也是为什么我们会提供定制化服务,可以帮助他们节约大量的成本和时间。”杨主任说道。


上海无线通信研究中心与NI平台化的合作


NI射频市场工程师屠方泽介绍道:“NI从2010年就开始做5G射频领先用户计划,上海无线通信研究中心是NI在国内第一家5G领先合作用户,正是通过NI的软硬件平台和技术支持,再结合他们在通信业界的知识储备,才可以这么快推出业界首款8*8通道MIMO并行信道采集与信道仿真平台。通过杨老师团队专业的技术能力,把我们平台化的硬件修改为适合特定应用的系统。”


     


      NI射频市场工程师屠方泽


杨主任也特别强调道,上海无线通信研究中心与NI的合作过程是逐步密切的,以前购买NI的设备不多,只是个普通用户而已。但随着国内5G研究越来越超前,对测试仪表有更高的要求,需要在领域内走得更前,不是过去等仪表好了后再使用。“这也是为什么我们能够跟NI成为国内第一家领先用户,成立国内第一个联合实验室的重要原因。有了NI的领先平台,我们才可以共同推进5G研发。而从NI角度来讲,它有一个很好的平台,但是它不知道终端行业的诉求,也需要我们为他们进行行业深度开发。“


James则表示:“软件定义无线电的架构分成三块,第一个是射频前端,第二部分是FPGA,最后是后端基带处理。3GPP协议包括三个目标,分别为高速传输,低延时以及大规模数据接入。NI的软件定义无线电架构使用了FPGA,可以快速地处理相关数据,比如Channel Sounding里面原来10s处理的数据可以缩短到150ms,可确保用户测试平台性能。2004年,NI就引入了FPGA技术,并不是专门针对通讯开发的平台。但随着5G发展,我们认为FPGA技术非常适合5G的测试平台。”


“NI的LabVIEW+FPGA平台具备软硬件分离的灵活性,对我们做科研的人来讲是最需要的,因为如果所有资源都是固定的,我们发挥想象力创造力的空间就很有限。NI的专业性还体现在对未来的理解方向上,所以他们会很早的启动5G计划,同时也愿意支持我们进行先期开发,切实地对产业进行着推动。“杨主任总结道。


关键字:NI  5G  上海无线通信研究中心

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2017110519730.html
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