開欄的話
不久前召開的中央經(jīng)濟工作會議提出，加快5G商用步伐，2019年5G將進入預商用期。在經(jīng)歷了2G跟隨、3G突破、4G同步之后，我國進入了5G引領的新階段。為了展示我國企業(yè)在5G技術研發(fā)、標準制定中做出的貢獻以及運用知識產(chǎn)權促進創(chuàng)新所做的努力，本版特推出專欄“5G布局進行時”，對我國5G產(chǎn)業(yè)鏈上的重點企業(yè)及相關研發(fā)機構進行系列報道。
行業(yè)發(fā)展，測試先行。作為產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，測試驗證可為移動通信系統(tǒng)的關鍵技術研究及產(chǎn)品研發(fā)提供重要的支撐。通過3G、4G的積累，我國已初步形成了一條覆蓋主要專用測試儀表的較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈。其中，以中國電子科技集團公司第41所（下稱41所）為代表的國內測試儀表企業(yè)和研究機構經(jīng)過大量研發(fā)，趕超國際儀表廠商，在5G測試領域取得了顯著成果。5G測試有哪些關鍵技術？國內廠商進行了哪些專利布局，能否趕超國際廠商？對此，本報記者專訪了41所科技處處長徐波。
5G測試 挑戰(zhàn)重重
“測試驗證貫穿整個通信行業(yè)發(fā)展的全過程，是推動行業(yè)發(fā)展的先行官和倍增器?！毙觳ń榻B，5G通信在前期選擇技術方向時就需要通過測試，在眾多候選技術中評估哪種技術效能最佳；在芯片、終端和基站研發(fā)過程中，需要對產(chǎn)品各方面性能指標進行測試驗證，達到預期效果后才能大規(guī)模生產(chǎn)；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要對產(chǎn)品進行測試檢驗，只有符合行業(yè)要求才能出貨；在售后維護方面也需要通過測試來定位問題所在，以便維修。
5G通信正朝著多元化、綜合化和智能化的方向發(fā)展，這都給相關測試驗證技術帶來諸多新的難題。徐波表示，5G通信核心測試主要涵蓋：5G網(wǎng)絡架構改變帶來的測量技術創(chuàng)新、5G新空口技術測量、5G需求產(chǎn)生的新設備測量、新的應用測量、現(xiàn)場測試以及適合5G新技術的測試測量方法設計。
5G網(wǎng)絡具有高速率、大容量、低延時等特點，為了滿足這些性能，其網(wǎng)絡架構發(fā)生了重大變革，比如超越傳統(tǒng)基于小區(qū)的網(wǎng)絡架構、超密集組網(wǎng)、集中式無線接入網(wǎng)絡（C-RAN）和虛擬化無線接入網(wǎng)絡（V-RAN）等。為了驗證這些變化的可行性和新網(wǎng)絡架構的有效性，這都需要創(chuàng)新測試測量方法，需要支持分布式測量、可行的大規(guī)模測量、多種無線接入網(wǎng)絡共存性測量以及模擬真實的信令交互和數(shù)據(jù)流來對網(wǎng)絡進行壓力測試。
除了網(wǎng)絡架構，為進一步提升高頻譜的利用效率并對其實現(xiàn)靈活應用，5G通信的空中接口技術也發(fā)生了重大變化，發(fā)展了Massive MIMO技術、高頻寬帶通信技術、全雙工技術、新波形和異步多址接入技術等諸多新技術。每個新技術的有效性都需要創(chuàng)新測試測量技術對其進行驗證，如大規(guī)模MIMO測試方法需要考慮通道數(shù)帶來的測量成本可行性以及OTA性能測試，全雙工測試方法則需要評估在真實場景下的工作效率。此外，5G多元、智能的終端與豐富的應用場景等都給5G測試帶來了新的挑戰(zhàn)。
持續(xù)投入 聯(lián)合攻關
面對5G測試技術帶來的挑戰(zhàn)，41所圍繞關鍵技術持續(xù)投入，產(chǎn)學研結合加大創(chuàng)新?！俺?、極、多、全、新”徐波用這五個字來概括41所5G測試技術研發(fā)取得的成果。超就是超寬帶，帶寬從100兆、200兆向一個GHz、兩個GHz跨越；極就是極高速，測試速率從幾個Gbps的數(shù)據(jù)流向數(shù)十Gbps邁進；多就是多通道，并行測試通道從幾通道向上百通道突破；全就是全頻譜，頻率從幾赫茲覆蓋到太赫茲；新就是新技術，包括新多址、新波形等。
這些成果的取得，得益于41所一方面加大投入培養(yǎng)人才，另一方面注重產(chǎn)學研結合聯(lián)合攻關。據(jù)了解，41所斥巨資開展了5G大規(guī)模天線信道模擬器研發(fā)與驗證、基于大數(shù)據(jù)的5G信道模擬與性能驗證、5G基站高頻寬帶射頻濾波器試驗樣片研發(fā)、面向R15的5G終端測試體系與平臺研發(fā)、增強移動寬帶5G終端模擬器研發(fā)、大規(guī)模MIMO復雜通信OTA測試系統(tǒng)研發(fā)、毫米波5G信號源研發(fā)，5G通信核心器部件及測試儀器研發(fā)、NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)信號發(fā)生器/分析儀等關鍵技術攻關和拳頭產(chǎn)品打造，培養(yǎng)和引進了一批5G測試技術的高端人才，同時注重與知名高校和科研機構展開技術合作，加強技術交流，共同應對5G測試挑戰(zhàn)。
以毫米波測試技術為例，在5G通信中，毫米波是其核心技術，然而毫米波研發(fā)的挑戰(zhàn)是高頻段大寬帶的設計，如何進行測試與驗證？41所憑借40多年在微波毫米波領域積累的技術優(yōu)勢，牽頭聯(lián)合重慶郵電大學、中興通訊股份有限公司、普天信息技術有限公司、西安電子科技大學，整合各自人才和技術優(yōu)勢，對其關鍵技術進行攻關，先后突破大帶寬毫米波設計技術、大帶寬IQ基帶處理技術、高速基帶處理技術、高吞吐率多模物理層數(shù)據(jù)處理技術、新多址模擬發(fā)生技術、新型編碼技術、信道建模等技術、多維度校準技術等關鍵技術，為我國5G產(chǎn)業(yè)鏈相關產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和優(yōu)化提供了專業(yè)儀表。
布局專利 比肩國外
在持續(xù)攻關的同時，41所也高度重視通過專利制度保護與促進創(chuàng)新。徐波介紹，截至目前，41所在5G測試領域擁有專利37件，其中大部分為標準必要專利，涉及微波毫米波收發(fā)信道、物理層算法、協(xié)議棧調度等技術領域，涵蓋大規(guī)模天線、大帶寬信道、高可靠、低延時信道編碼等5G關鍵技術，搶占了5G通信測試技術高地。
41所積極加入IMT2020（5G）推進組5G試驗工作組、TD-LTE工作組、TD產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟、CCSA中國通信標準化協(xié)會等組織，跟蹤我國通信標準協(xié)議發(fā)展，積極參與多個通信國家標準、行業(yè)標準的擬制討論和通信重點前沿技術研究，并與中國移動、R&S、是德科技等單位共同起草發(fā)布《5G空口測試與測量技術白皮書》，聯(lián)合華為等設備廠家編寫了5G二階段外場測試規(guī)范。
截至目前，41所先后推出了5G通信信號發(fā)生器、5G通信信號分析儀、5G終端模擬器、5G終端綜測儀等系列化產(chǎn)品，后續(xù)還將推出5G射頻一致性測試系統(tǒng)等。徐波介紹，41所的產(chǎn)品門類與德國RS公司、美國是德科技、安立等國際廠家基本相同，物理層性能指標相當，整體指標達到國際先進水平。值得一提的是，41所與華為、中興等國內通信大廠技術合作頻繁，在功能定制化領域擁有更多優(yōu)勢。