NI秀出最新全線5G平臺化測試方案和全球案例，助陣中國研發(fā)勢力崛起5G商用路

2017年底，3GPP正式發(fā)布了5G NR標準的第一稿，盡管后期還有SA部分的R16待定義，但5G NSA新空口標準的提前凍結(jié)，仍被賦予5G歷史里程碑的意義。近日在EDI CON 2018期間與主流媒體的溝通中，NI自動化測試市場副總裁Luke Schreier指出：“業(yè)界對2020年實現(xiàn)5G商用的規(guī)?；堰_成共識，NR標準第一稿的推出也是3GPP 5G標準進展向前邁出的實質(zhì)性一步，它將有利于盡快開展5G NR驗證及建設(shè)工作，并幫助我們明確好過程中的具體步驟。”

在回應(yīng)NI如何看待5G新空口 NSA標準的發(fā)布，Luke指出：“對于專注在測試測量領(lǐng)域的NI來說，R15標準確定后，我們就會明確下一步應(yīng)該幫助客戶做哪些IP?如何升級軟件助力他們開展5G設(shè)備的研制、測試等。而如果說在3G、4G時代，中國更多是跟隨國際標準，我們能明顯看到5G時代中國不僅在積極參與有時甚至處于領(lǐng)導(dǎo)地位。”

圖1. NI助力下的全球5G進程表。

Luke坦言，中國已成為5G全球“戰(zhàn)場”的重要一環(huán)，一方面，基于從5G原型部署到測試的NI平臺化解決方案積極協(xié)助中國研發(fā)力量搶占5G商用先機;另一方面，融合全球經(jīng)驗助力中國5G商用化加速，Luke認為NI的中國5G戰(zhàn)略已經(jīng)非常明晰。

圖2. NI自動化測試市場副總裁Luke Schreier在EDI CON 2018暢談NI 5G戰(zhàn)略。

作為IoT萬物互聯(lián)的關(guān)鍵，5G正在結(jié)成一張巨大的通信需求網(wǎng)，融入各行各業(yè)。這也讓眾多公司早在5G標準確立之前，就已積極投入標準制定以及后期的商業(yè)化應(yīng)用試水。“早在2010年，NI就已積極參與5G標準的制定當中，”Luke強調(diào)道，“當時，大家可能還在用3G、4G，但對NI來說，我們不僅已經(jīng)積極投入5G標準的制定，更已投入5G的原型驗證，希望通過統(tǒng)一的基于平臺的解決方案，去完整覆蓋5G的設(shè)計、原型驗證以及后期的測試。”

Sub-6GHz測試強調(diào)軟件升級，Qorvo 沿用NI超高性價比方案測試首款5G商用芯片

2018年初，MWC展會同期，NI宣布與Qorvo聯(lián)合演示測試業(yè)內(nèi)首款市售5G RF前端模塊QM19000。該款RF FEM集成封裝一個功率放大器和一個低噪聲放大器，是專用于在3.4GHz頻譜下運行的移動設(shè)備。而Qorvo 5G FEM測試正是借助NI PXI系統(tǒng)的靈活性，不僅可使用各種波形快速測試Qorvo公司的5G FEM設(shè)計，而且可以重復(fù)使用相同的硬件，即NI矢量信號收發(fā)器(VST)。“Qorvo選擇我們的一個很重要原因，就是NI的解決方案是向前兼容的，”Luke補充道。據(jù)悉，早在LTE的測試過程中，Qorvo就已選用了NI具有1GHz帶寬的VST。而由于QM19000仍屬于Sub-6GHz，同時，NI PXI測試系統(tǒng)是以NI VST技術(shù)為基礎(chǔ)，因此具備充足帶寬的VST是能夠充分滿足測試需求的，唯一需要的就是對軟件的升級。

圖3. 本次亮相EDI CON，NI帶來了一眾最新5G方案：5G RF IC測試方案，5G新空口毫米波傳輸系統(tǒng)以及最新的SDR新品USRP-N310等。

眾所周知，NI解決方案的亮點就是“以軟件為中心”，就在MWC同期，NI同時宣布推出一款Sub-6GHz 5G測試參考解決方案，而該解決方案的關(guān)鍵部分即NI-RFmx NR測量軟件，該軟件不僅符合5G新空口(NR)的3GPP R15規(guī)范，更將跟隨著3GPP規(guī)范的步伐進行演變。而Qorvo在對業(yè)內(nèi)首款5G FEM測試的過程中，正是在硬件不變的情況下，升級了這套全新的Sub-6GHz 5G測試參考解決方案。

正是通過將高性能RF測量設(shè)備與極其快速靈活的測量軟件相結(jié)合，NI可以在產(chǎn)品開發(fā)的多個階段重復(fù)使用相同的儀器和測量設(shè)備，從而幫助工程師縮短產(chǎn)品上市時間和測量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時間。本次亮相EDI CON，NI也在Demo區(qū)展示了Sub-6GHz 5G測試參考解決方案，以及與Qorvo聯(lián)合測試首款5G商用芯片的案例。此外，更帶來了SDR最新方案USRP-N310，5G新空口毫米波傳輸系統(tǒng)等以及NI在航空航天、自動駕駛各領(lǐng)域的客戶案例秀，全方位展示了NI在以5G為核心的射頻領(lǐng)域?qū)嵙Α?/p>

毫米波頻段成5G機遇新窗口，NI 28GHz毫米波收發(fā)儀系統(tǒng)助攻三星實現(xiàn)IODT測試

不同于5G Sub-6GHz測試中的“熟悉感”，5G可用新頻譜主要集中在中高頻段，即毫米波頻段。Luke直言，5G測試難度的加劇正是在毫米波頻段，一方面，是由于在毫米波頻段，業(yè)內(nèi)對信道的特性還不夠了解，特別是信道對毫米波頻段傳輸影響的了解還不夠透徹;另一方面，由于被測設(shè)備的集成度大幅提升，同時，毫米波頻率下的信號傳輸損耗很高，這一切都使得無法使用電纜在被測設(shè)備和測試設(shè)備之間建立物理連接進行測試，這也讓OTA測試成為必然。

配合以不同頻段毫米波射頻頭，NI最新推出的毫米波(mmWave)收發(fā)儀系統(tǒng)為同類型中首款上市的完整收發(fā)儀，可發(fā)射和接收2GHz的實時帶寬信號，覆蓋不同的毫米波的頻譜，實現(xiàn)5G系統(tǒng)樣機和信道測量功能。而且，此款mmWave收發(fā)儀系統(tǒng)的基帶軟件采用了LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計軟件的源代碼，能提供完整的通信物理層，同時兼容3GPP和Verizon 5G建議標準。

圖4. NI EDI CON上亮出毫米波(mmWave)傳輸系統(tǒng)助力實現(xiàn)5G系統(tǒng)樣機和信道測量功能。

正是基于這套mmWave收發(fā)儀系統(tǒng)，NI和三星毫米波基站通信，在符合NR協(xié)議標準的前提下，實現(xiàn)互操作性測試(IODT)。IODT用于測試基站和設(shè)備是否可以建立和維護一個可靠的通信鏈路，以便在規(guī)定的測試條件下實現(xiàn)5G性能，其中，三星的5G NR商用基站可以在28GHz下通過無線和實時的方式連接由NI開發(fā)的測試用戶設(shè)備(UE)，同時，NI測試UE與基站可以進行實時的數(shù)據(jù)交互，從而驗證3GPP規(guī)定的下行鏈路功能和性能。而NI的測試UE正是使用了NI 28GHz毫米波收發(fā)儀系統(tǒng)以及基于NI LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計軟件開發(fā)的符合5G NR Phase 1的協(xié)議棧。

NI全套解決方案及全球經(jīng)驗助力中國5G研發(fā)勢力

“我們和三星的IODT合作，其實在全球范圍內(nèi)都是比較領(lǐng)先的，NI也在嘗試把可復(fù)用的部分提煉出來，造福更多的中國客戶，”Luke認為中國力量在5G的進程中正在發(fā)揮不容忽視、舉足輕重的作用。事實上，就在5G領(lǐng)域的合作，NI在中國已有很多成功案例。

在Massive MIMO系統(tǒng)中，由于在基站側(cè)引入大規(guī)模天線陣列，系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件復(fù)雜度與計算復(fù)雜度隨著天線數(shù)的增加急劇上升，為設(shè)計并實現(xiàn)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，東南大學移動通信國家重點實驗室正是基于主要由天線陣列、軟件無線電節(jié)點(NI USRP RIO系列)、時鐘分配模塊以及高數(shù)據(jù)吞吐量的PXI系統(tǒng)組成的NI Massive MIMO 波束域通信原型驗證系統(tǒng)，構(gòu)建了面向5G無線通信技術(shù)的128天線Massive MIMO原型驗證系統(tǒng)，真正解決了 1)靈活的軟件無線電;2)射頻設(shè)備之間精確的時間和頻率同步;3)具有高數(shù)據(jù)吞吐量的總線以及 4)高性能的處理能力等測試挑戰(zhàn)，此外，由于采用層次化設(shè)計，且NI系統(tǒng)各部分功能模塊相對獨立，因而系統(tǒng)的可擴展性較強，可用于驗證和測試面向大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)的多種關(guān)鍵技術(shù)和算法性能。

除了東南大學，北京郵電大學等，包括國內(nèi)的一些研究機構(gòu)，例如上海無線通信研究中心(WiCO)等，包括國內(nèi)的一些領(lǐng)域內(nèi)的大廠其實都已經(jīng)和NI形成戰(zhàn)略合作，而NI以軟件為中心的靈活的平臺解決方案也將為這些高校、研究機構(gòu)以及商業(yè)公司提供從設(shè)計、預(yù)研到最終測試的完整“測試產(chǎn)業(yè)鏈”。

Luke提到，“早在2010年，NI就已確定了5G射頻通信領(lǐng)先用戶計劃，協(xié)同全球頂尖的通信類科研院所以及通信類設(shè)備廠商，基于NI的平臺化策略，定位關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計系統(tǒng)參考架構(gòu)，共同推動5G技術(shù)研究以及標準化進程。” 而東南大學、北京郵電大學以及WiCO等都屬于NI 5G射頻通信領(lǐng)先用戶計劃。

圖5. NI早在2010年就確定了NI 5G射頻通信領(lǐng)先用戶計劃。

“NI的平臺化解決方案優(yōu)勢就在于開放性，我們不僅可以通過SDR實現(xiàn)5G的原型驗證，更可以將其中的軟件部分移植到儀器級別的測試硬件上，提供儀器級別的測試和測量，”Luke總結(jié)道，“而在5G未來關(guān)鍵的實時性測試上，NI同樣有多年積累，例如NI在汽車領(lǐng)域的ECU仿真測試，在航空航天領(lǐng)域中的航電實時測試……這些經(jīng)驗和技術(shù)都可以被無縫融合進入NI關(guān)于5G原型驗證和測試的解決方案中。”

據(jù)悉，就當前很火的人工智能方向，NI也早已和人工智能廠商展開合作，通過機器學習等算法，優(yōu)化當前的測試流程，通過減少測試時間、提升測試效率，進一步助力客戶加速其產(chǎn)品time to market的進程，而這對于爭分奪秒的5G商業(yè)路來說，意義更是無窮大。