NI：中國已成為5G全球“戰(zhàn)場”的重要一環(huán)

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，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性一步，它將有利于盡快開展5G NR驗證及建設工作，并幫助我們明確好過程中的具體步驟。”

在回應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域的NI來說，R15標準確定后，我們就會明確下一步應該幫助客戶做哪些IP？如何升級軟件助力他們開展5G設備的研制、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導地位。”

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，融合全球經驗助力中國5G商用化加速，Luke認為NI的中國5G戰(zhàn)略已經非常明晰。

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)的關鍵，5G正在結成一張巨大的通信需求網，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強調道，“當時，大家可能還在用3G、4G，但對NI來說，我們不僅已經積極投入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的設計、原型驗證以及后期的測試。”

2018年初，MWC展會同期，NI宣布與Qorvo聯(lián)合演示測試業(yè)內首款市售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設計，而且可以重復使用相同的硬件，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技術為基礎，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測量設備與極其快速靈活的測量軟件相結合，NI可以在產品開發(fā)的多個階段重復使用相同的儀器和測量設備，從而幫助工程師縮短產品上市時間和測量數(shù)據(jù)關聯(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、自動駕駛各領域的客戶案例秀，全方位展示了NI在以5G為核心的射頻領域實力。

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備和測試設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)設計軟件開發(fā)的符合5G NR Phase 1的協(xié)議棧。

“我們和三星的IODT合作，其實在全球范圍內都是比較領先的，NI也在嘗試把可復用的部分提煉出來，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，由于在基站側引入大規(guī)模天線陣列，系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件復雜度與計算復雜度隨著天線數(shù)的增加急劇上升，為設計并實現(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)，構建了面向5G無線通信技術的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)的多種關鍵技術和算法性能。

除了東南大學，北京郵電大學等，包括國內的一些研究機構，例如上海無線通信研究中心（WiCO）等，包括國內的一些領域內的大廠其實都已經和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、研究機構以及商業(yè)公司提供從設計、預研到最終測試的完整“測試產業(yè)鏈”。

Luke提到，“早在2010年，NI就已確定了5G射頻通信領先用戶計劃，協(xié)同全球頂尖的通信類科研院所以及通信類設備廠商，基于NI的平臺化策略，定位關鍵技術，設計系統(tǒng)參考架構，共同推動5G技術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射頻通信領先用戶計劃。

圖5. NI早在2010年就確定了NI 5G射頻通信領先用戶計劃。

“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總結道，“而在5G未來關鍵的實時性測試上，NI同樣有多年積累，例如NI在汽車領域的ECU仿真測試，在航空航天領域中的航電實時測試……這些經驗和技術都可以被無縫融合進入NI關于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。