行业发展,测试先行。作为产业链的重要环节,测试验证可为移动通信系统的关键技术研究及产品研发提供重要的支撑。通过3G、4G的积累,我国已初步形成了一条覆盖主要专用测试仪表的较为完善的产业链。其中,以中国电子科技集团公司第41所(下称41所)为代表的国内测试仪表企业和研究机构经过大量研发,赶超国际仪表厂商,在5G测试领域取得了显著成果。5G测试有哪些关键技术?国内厂商进行了哪些专利布局,能否赶超国际厂商?对此,本报记者专访了41所科技处处长徐波。

 5G测试 挑战重重

“测试验证贯穿整个通信行业发展的全过程,是推动行业发展的先行官和倍增器。”徐波介绍,5G通信在前期选择技术方向时就需要通过测试,在众多候选技术中评估哪种技术效能最佳;在芯片、终端和基站研发过程中,需要对产品各方面性能指标进行测试验证,达到预期效果后才能大规模生产;在生产环节需要对产品进行测试检验,只有符合行业要求才能出货;在售后维护方面也需要通过测试来定位问题所在,以便维修。

5G通信正朝着多元化、综合化和智能化的方向发展,这都给相关测试验证技术带来诸多新的难题。徐波表示,5G通信核心测试主要涵盖:5G网络架构改变带来的测量技术创新、5G新空口技术测量、5G需求产生的新设备测量、新的应用测量、现场测试以及适合5G新技术的测试测量方法设计。

5G网络具有高速率、大容量、低延时等特点,为了满足这些性能,其网络架构发生了重大变革,比如超越传统基于小区的网络架构、超密集组网、集中式无线接入网络(C-RAN)和虚拟化无线接入网络(V-RAN)等。为了验证这些变化的可行性和新网络架构的有效性,这都需要创新测试测量方法,需要支持分布式测量、可行的大规模测量、多种无线接入网络共存性测量以及模拟真实的信令交互和数据流来对网络进行压力测试。

除了网络架构,为进一步提升高频谱的利用效率并对其实现灵活应用,5G通信的空中接口技术也发生了重大变化,发展了Massive MIMO技术、高频宽带通信技术、全双工技术、新波形和异步多址接入技术等诸多新技术。每个新技术的有效性都需要创新测试测量技术对其进行验证,如大规模MIMO测试方法需要考虑通道数带来的测量成本可行性以及OTA性能测试,全双工测试方法则需要评估在真实场景下的工作效率。此外,5G多元、智能的终端与丰富的应用场景等都给5G测试带来了新的挑战。

持续投入 联合攻关

面对5G测试技术带来的挑战,41所围绕关键技术持续投入,产学研结合加大创新。“超、极、多、全、新”徐波用这五个字来概括41所5G测试技术研发取得的成果。超就是超宽带,带宽从100兆、200兆向一个GHz、两个GHz跨越;极就是极高速,测试速率从几个Gbps的数据流向数十Gbps迈进;多就是多通道,并行测试通道从几通道向上百通道突破;全就是全频谱,频率从几赫兹覆盖到太赫兹;新就是新技术,包括新多址、新波形等。

这些成果的取得,得益于41所一方面加大投入培养人才,另一方面注重产学研结合联合攻关。据了解,41所斥巨资开展了5G大规模天线信道模拟器研发与验证、基于大数据的5G信道模拟与性能验证、5G基站高频宽带射频滤波器试验样片研发、面向R15的5G终端测试体系与平台研发、增强移动宽带5G终端模拟器研发、大规模MIMO复杂通信OTA测试系统研发、毫米波5G信号源研发,5G通信核心器部件及测试仪器研发、NB-IoT物联网信号发生器/分析仪等关键技术攻关和拳头产品打造,培养和引进了一批5G测试技术的高端人才,同时注重与知名高校和科研机构展开技术合作,加强技术交流,共同应对5G测试挑战。

以毫米波测试技术为例,在5G通信中,毫米波是其核心技术,然而毫米波研发的挑战是高频段大宽带的设计,如何进行测试与验证?41所凭借40多年在微波毫米波领域积累的技术优势,牵头联合重庆邮电大学、中兴通讯股份有限公司、普天信息技术有限公司、西安电子科技大学,整合各自人才和技术优势,对其关键技术进行攻关,先后突破大带宽毫米波设计技术、大带宽IQ基带处理技术、高速基带处理技术、高吞吐率多模物理层数据处理技术、新多址模拟发生技术、新型编码技术、信道建模等技术、多维度校准技术等关键技术,为我国5G产业链相关产品的研发、生产和优化提供了专业仪表。

布局专利 比肩国外

在持续攻关的同时,41所也高度重视通过专利制度保护与促进创新。徐波介绍,截至目前,41所在5G测试领域拥有专利37件,其中大部分为标准必要专利,涉及微波毫米波收发信道、物理层算法、协议栈调度等技术领域,涵盖大规模天线、大带宽信道、高可靠、低延时信道编码等5G关键技术,抢占了5G通信测试技术高地。

41所积极加入IMT2020(5G)推进组5G试验工作组、TD-LTE工作组、TD产业技术联盟、CCSA中国通信标准化协会等组织,跟踪我国通信标准协议发展,积极参与多个通信国家标准、行业标准的拟制讨论和通信重点前沿技术研究,并与中国移动、R&S、是德科技等单位共同起草发布《5G空口测试与测量技术白皮书》,联合华为等设备厂家编写了5G二阶段外场测试规范。

截至目前,41所先后推出了5G通信信号发生器、5G通信信号分析仪、5G终端模拟器、5G终端综测仪等系列化产品,后续还将推出5G射频一致性测试系统等。徐波介绍,41所的产品门类与德国RS公司、美国是德科技、安立等国际厂家基本相同,物理层性能指标相当,整体指标达到国际先进水平。值得一提的是,41所与华为、中兴等国内通信大厂技术合作频繁,在功能定制化领域拥有更多优势。

来源:中国知识产权报

作者:刘仁

编辑:标天下知识产权

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