NI：中國(guó)已成為5G全球“戰(zhàn)場(chǎng)”的重要一環(huán)

2017年底，3GPP正式發(fā)布了5G NR標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)化測(cè)試市場(chǎng)副總裁Luke Schreier指出：“業(yè)界對(duì)2020年實(shí)現(xiàn)5G商用的規(guī)?；堰_(dá)成共識(shí)，NR標(biāo)準(zhǔn)第一稿的推出也是3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展向前邁出的實(shí)質(zhì)性一步，它將有利于盡快開(kāi)展5G NR驗(yàn)證及建設(shè)工作，并幫助我們明確好過(guò)程中的具體步驟。”

在回應(yīng)NI如何看待5G新空口 NSA標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，Luke指出：“對(duì)于專(zhuān)注在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的NI來(lái)說(shuō)，R15標(biāo)準(zhǔn)確定后，我們就會(huì)明確下一步應(yīng)該幫助客戶(hù)做哪些IP？如何升級(jí)軟件助力他們開(kāi)展5G設(shè)備的研制、測(cè)試等。而如果說(shuō)在3G、4G時(shí)代，中國(guó)更多是跟隨國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我們能明顯看到5G時(shí)代中國(guó)不僅在積極參與有時(shí)甚至處于領(lǐng)導(dǎo)地位。”

圖1. NI助力下的全球5G進(jìn)程表。

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

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

作為IoT萬(wàn)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(biāo)準(zhǔn)確立之前，就已積極投入標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的制定當(dāng)中，”Luke強(qiáng)調(diào)道，“當(dāng)時(shí)，大家可能還在用3G、4G，但對(duì)NI來(lái)說(shuō)，我們不僅已經(jīng)積極投入5G標(biāo)準(zhǔn)的制定，更已投入5G的原型驗(yàn)證，希望通過(guò)統(tǒng)一的基于平臺(tái)的解決方案，去完整覆蓋5G的設(shè)計(jì)、原型驗(yàn)證以及后期的測(cè)試。”

2018年初，MWC展會(huì)同期，NI宣布與Qorvo聯(lián)合演示測(cè)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(gè)功率放大器和一個(gè)低噪聲放大器，是專(zhuān)用于在3.4GHz頻譜下運(yùn)行的移動(dòng)設(shè)備。而Qorvo 5G FEM測(cè)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(cè)試Qorvo公司的5G FEM設(shè)計(jì)，而且可以重復(fù)使用相同的硬件，即NI矢量信號(hào)收發(fā)器（VST）。“Qorvo選擇我們的一個(gè)很重要原因，就是NI的解決方案是向前兼容的，”Luke補(bǔ)充道。據(jù)悉，早在LTE的測(cè)試過(guò)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(shí)，NI PXI測(cè)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(mǎn)足測(cè)試需求的，唯一需要的就是對(duì)軟件的升級(jí)。

圖3. 本次亮相EDI CON，NI帶來(lái)了一眾最新5G方案：5G RF IC測(cè)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(diǎn)就是“以軟件為中心”，就在MWC同期，NI同時(shí)宣布推出一款Sub-6GHz 5G測(cè)試參考解決方案，而該解決方案的關(guān)鍵部分即NI-RFmx NR測(cè)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(jìn)行演變。而Qorvo在對(duì)業(yè)內(nèi)首款5G FEM測(cè)試的過(guò)程中，正是在硬件不變的情況下，升級(jí)了這套全新的Sub-6GHz 5G測(cè)試參考解決方案。

正是通過(guò)將高性能RF測(cè)量設(shè)備與極其快速靈活的測(cè)量軟件相結(jié)合，NI可以在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的多個(gè)階段重復(fù)使用相同的儀器和測(cè)量設(shè)備，從而幫助工程師縮短產(chǎn)品上市時(shí)間和測(cè)量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)間。本次亮相EDI CON，NI也在Demo區(qū)展示了Sub-6GHz 5G測(cè)試參考解決方案，以及與Qorvo聯(lián)合測(cè)試首款5G商用芯片的案例。此外，更帶來(lái)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(dòng)駕駛各領(lǐng)域的客戶(hù)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(jī)遇新窗口，NI 28GHz毫米波收發(fā)儀系統(tǒng)助攻三星實(shí)現(xiàn)IODT測(cè)試

不同于5G Sub-6GHz測(cè)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(cè)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(duì)信道的特性還不夠了解，特別是信道對(duì)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(cè)設(shè)備的集成度大幅提升，同時(shí)，毫米波頻率下的信號(hào)傳輸損耗很高，這一切都使得無(wú)法使用電纜在被測(cè)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備之間建立物理連接進(jìn)行測(cè)試，這也讓OTA測(cè)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(lèi)型中首款上市的完整收發(fā)儀，可發(fā)射和接收2GHz的實(shí)時(shí)帶寬信號(hào)，覆蓋不同的毫米波的頻譜，實(shí)現(xiàn)5G系統(tǒng)樣機(jī)和信道測(cè)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(jì)軟件的源代碼，能提供完整的通信物理層，同時(shí)兼容3GPP和Verizon 5G建議標(biāo)準(zhǔn)。

圖4. NI EDI CON上亮出毫米波（mmWave）傳輸系統(tǒng)助力實(shí)現(xiàn)5G系統(tǒng)樣機(jī)和信道測(cè)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(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)現(xiàn)互操作性測(cè)試（IODT）。IODT用于測(cè)試基站和設(shè)備是否可以建立和維護(hù)一個(gè)可靠的通信鏈路，以便在規(guī)定的測(cè)試條件下實(shí)現(xiàn)5G性能，其中，三星的5G NR商用基站可以在28GHz下通過(guò)無(wú)線(xiàn)和實(shí)時(shí)的方式連接由NI開(kāi)發(fā)的測(cè)試用戶(hù)設(shè)備（UE），同時(shí)，NI測(cè)試UE與基站可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互，從而驗(yàn)證3GPP規(guī)定的下行鏈路功能和性能。而NI的測(cè)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(jì)軟件開(kāi)發(fā)的符合5G NR Phase 1的協(xié)議棧。

“我們和三星的IODT合作，其實(shí)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(lái)，造福更多的中國(guó)客戶(hù)，”Luke認(rèn)為中國(guó)力量在5G的進(jìn)程中正在發(fā)揮不容忽視、舉足輕重的作用。事實(shí)上，就在5G領(lǐng)域的合作，NI在中國(guó)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(xiàn)陣列，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件復(fù)雜度與計(jì)算復(fù)雜度隨著天線(xiàn)數(shù)的增加急劇上升，為設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正是基于主要由天線(xiàn)陣列、軟件無(wú)線(xiàn)電節(jié)點(diǎn)（NI USRP RIO系列）、時(shí)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(yàn)證系統(tǒng)，構(gòu)建了面向5G無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的128天線(xiàn)Massive MIMO原型驗(yàn)證系統(tǒng)，真正解決了 1）靈活的軟件無(wú)線(xiàn)電；2）射頻設(shè)備之間精確的時(shí)間和頻率同步；3）具有高數(shù)據(jù)吞吐量的總線(xiàn)以及 4）高性能的處理能力等測(cè)試挑戰(zhàn)，此外，由于采用層次化設(shè)計(jì)，且NI系統(tǒng)各部分功能模塊相對(duì)獨(dú)立，因而系統(tǒng)的可擴(kuò)展性較強(qiáng)，可用于驗(yàn)證和測(cè)試面向大規(guī)模MIMO無(wú)線(xiàn)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(xué)，北京郵電大學(xué)等，包括國(guó)內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)，例如上海無(wú)線(xiàn)通信研究中心（WiCO）等，包括國(guó)內(nèi)的一些領(lǐng)域內(nèi)的大廠其實(shí)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(tái)解決方案也將為這些高校、研究機(jī)構(gòu)以及商業(yè)公司提供從設(shè)計(jì)、預(yù)研到最終測(cè)試的完整“測(cè)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(hù)計(jì)劃，協(xié)同全球頂尖的通信類(lèi)科研院所以及通信類(lèi)設(shè)備廠商，基于NI的平臺(tái)化策略，定位關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)參考架構(gòu)，共同推動(dòng)5G技術(shù)研究以及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。” 而東南大學(xué)、北京郵電大學(xué)以及WiCO等都屬于NI 5G射頻通信領(lǐng)先用戶(hù)計(jì)劃。

圖5. NI早在2010年就確定了NI 5G射頻通信領(lǐng)先用戶(hù)計(jì)劃。

“NI的平臺(tái)化解決方案優(yōu)勢(shì)就在于開(kāi)放性，我們不僅可以通過(guò)SDR實(shí)現(xiàn)5G的原型驗(yàn)證，更可以將其中的軟件部分移植到儀器級(jí)別的測(cè)試硬件上，提供儀器級(jí)別的測(cè)試和測(cè)量，”Luke總結(jié)道，“而在5G未來(lái)關(guān)鍵的實(shí)時(shí)性測(cè)試上，NI同樣有多年積累，例如NI在汽車(chē)領(lǐng)域的ECU仿真測(cè)試，在航空航天領(lǐng)域中的航電實(shí)時(shí)測(cè)試……這些經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)都可以被無(wú)縫融合進(jìn)入NI關(guān)于5G原型驗(yàn)證和測(cè)試的解決方案中。”

據(jù)悉，就當(dāng)前很火的人工智能方向，NI也早已和人工智能廠商展開(kāi)合作，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)等算法，優(yōu)化當(dāng)前的測(cè)試流程，通過(guò)減少測(cè)試時(shí)間、提升測(cè)試效率，進(jìn)一步助力客戶(hù)加速其產(chǎn)品TIme to market的進(jìn)程，而這對(duì)于爭(zhēng)分奪秒的5G商業(yè)路來(lái)說(shuō)，意義更是無(wú)窮大。