2017年6月12日，由IMT-2020（5G）推進組主辦的2017年IMT-2020(5G)峰會在北京開幕。為期兩天的大會以“5G標準與產業(yè)生態(tài)”為主題，邀請工信部領導以及數十家國內外主流移動通信和相關應用單位專家500多人參加會議討論，并面向業(yè)界發(fā)布《5G網絡技術測試規(guī)范》。

會上，北京星河亮點技術股份有限公司產品經理馬楠發(fā)表了題為《信道模擬及5G關鍵技術測試》的主題演講。

以下是演講實錄：

大家好，今天主要跟大家匯報一下星河亮點在5G測試方面研究的一些進展。前面劉博提到了，一些業(yè)內的專家，雖然我的頭發(fā)并不白，但是實際上我在星河亮點已經工作16年了，看起來面相有點小，跟剛才秦總提到的一樣，他在2015年轉的行，我是在第2015年轉行做的5G，但是還是在星河亮點。

下面我匯報一下我們的一些進展。首先這張圖大家已經很熟悉了，我們實際上是從一個測試的角度把不同的場景進行了分割，對于三個場景里面，增強寬帶我們分為了廣域覆蓋、熱點覆蓋，實際上討論的內容會略有區(qū)別。實際上我們看到Massive MIMO在廣域覆蓋和熱點覆蓋都提到了，但是熱點覆蓋它的干擾和一些毫米波的使用還有高級的多指技術方式實際上考慮得更多一些。對于URLLC我們考慮的是更短時延以及實時性的處理，對于M2M，里面可能有非正交多指技術的考慮，這些我們在測試中都要有針對性地進行測試。說到我們的測試，對于我們一個測試儀表來講，這是我們面向5G的儀表平臺，它可能有四個需要重點關注的地方，第一個，我們需要有一個非常高性能的硬件處理平臺，面對5G這種十倍甚至百倍的硬件能力的提升是必須的。第二點，大規(guī)模天線的使用必將成為趨勢，對于這種高密度的射頻前端，實際上也是必須要攻克的內容。第三點，對于5G來講，Massive MIMO引入之后，它的信道模型發(fā)生顯著變化。還有一些特殊的場景，像我們國家的高鐵，它在非常高速的情況下，還有山川隧道的場景、低空空間信道的模型，還有建模對我們評估整個設備的性能還是非常重要的。最后對于5G來講，因為5G的變化非常快，有很多新的技術，實際上這個技術我們現在完全跟蹤變化，像劉博提到的，終端測試企業(yè)跟蹤的進度并沒有那么快，一方面協(xié)議變化太快，另一方面技術太多，面對5G的技術怎么辦，也是我們需要問自己的問題。

下面分四個部分來闡述我們的想法。

第一個，我們提到需要有一個非常強大的平臺，星河亮點在測試領域已經耕耘了17年，實際上這個平臺已經是第三代平臺，面向5G的平臺，這個平臺本身有一個非常高速的處理能力，我們看到這個平臺實際上它基于一個AXIE的架構，通過可插卡的方式，去實現了整個能力的擴展和變化。核心有一個非常高效的交換結構，能夠提供超過500G的交換能力。而且它可以提供非常豐富的外部接口，可以進行進一步的擴展。中間的部分，我們叫CXU，實際上是中間的控制單元，兩邊RFU，射頻單元。這邊是兩個不同的基帶處理單元，一個是CEU，一個是XPU，我們設計了兩種不同的基帶的板卡，一個是面對大容量的處理，一個是面對低時延高可靠性的處理。我們可以通過進一步的擴展，因為我們這是個插槽的結構。這是信道整個平面的背板結構。對于基帶和射頻處理，基帶實際上需要處理大容量的數據，需要非常強大的基帶處理能力，而射頻需要一個非常高密度的射頻。這頁膠片是是我們SPU信號處理單元的設計，它是通過兩片DSP和兩片FPGA的較架構，強調的是可編程的能力。在5G的外場也是用的這種平臺，DSP的平相對來說更加靈活一些，所以它的DSP多一些，FPGA稍微少一些，整個處于比較均衡的狀態(tài)。相對于4G，紅色的是4G，藍色是5G的平臺，這個和剛才康總的平臺正好相反，我們看到這個平臺的能力相對于4G的平臺已經擴充了非常多倍，有很多具體的數據，大概在10倍以上。剛才康總提到，對于終端來講，它的能力提升有5到10倍之多。作為一個測試儀表，如果是測試終端，需要模擬一個基站，基站的處理能力實際上要很多倍于終端。在基站模擬的時候，在終端測試的時候，實際上我們更多的是對單一終端的測試，對終端性能通過終端能力測試的時候，實際上模擬的一個終端的情況。萬一不夠，我們也通過級聯(lián)的模式，可以通過多表級聯(lián)，進一步擴充能力。這么一個射頻，我們的一個機框可以插5個板卡，一個單表里最多可以支持20路，我們評估了我們這個處理平臺通過簡單級聯(lián)就可以做到128路天線，但是成本非常高，所以我們應用的還是比較小的數量級。我們現在驗證到單表插2路射頻，做到8路射頻。接下來要對MIMO進行一個測試，實際上這個大家提得比較多，Massive MIMO有很多好的特性，Massive MIMO還可以帶來一些干擾的規(guī)避，多指接入上的提升。對于Massive MIMO實際上它有一個難點，對于信道建模的考慮，信道建模實際上我們在以前也在做，對于Massive MIMO場景下，信道模擬主要面臨三個挑戰(zhàn)。第一個是我們在三維模型的實現，在以前我們主要假設的是一個平面波，在平面波的時候只有水平維度的一個到達角和離開角的信息，到了Massive MIMO階段是因為天線陣列的存在，體積比較大，不能簡單地以平面波來模擬，所以我們需要將模擬的參數從原來的五個維度變成七個維度，對于我們建模本身來講本身就是一個比較大的挑戰(zhàn)，它有一個新的模型。第二個，球面波假設，我們原來的假設都是原廠假設，到了Massive MIMO，因為整個天線的尺寸變大，遠場假設不存在了，變成近場，它和距離的平方成正比，我們大部分情況下可能不能簡單地以一個原廠假設來進行前提。到了Massive MIMO時候，我們需要有一個球面波來模擬，有一個弧度。球面波帶來的問題是，我們在每一點上，它到不同點之間，它到達的時候我們算多普勒平移還有角度的時候實際上不一樣，不能按照同一個值來算，這對模擬產生了很多條件。第三個，我們的一個非平穩(wěn)的過程的模擬，Massive MIMO的天線和基站中間有散射體的存在，散射體因為天線陣比較大，散射體對某些陣子來講是散射體，對某些某些陣子來講就不是散射體。散射體可見性由于它有非常直觀的集合特性，更方便我們的使用和理解。

基于以上的三個挑戰(zhàn)，我們提出了一種散射體可見區(qū)域算法來描述我們散射體，在球面波的假設下，通過對散射體的閾值，表示某一陣子能不能經過散射體的散射產生影響，這個閾值有很多不同的算法，我們提出了一種算法，對這個仿真結果，時間關系不多說了，大家可以看到，像第一幅，它是隨著我們空間距離的增加，相關性減弱，這些都是和理論值同一個趨勢的。論文實際上訪問的結論大概只是它的數據你可能覺得有更多的意義。比如有意思的結論，左下角這幅圖，實際上我們看到，K是天線的編號，我們看到不同的天線、陣子之間它的相關性和編號是有關系的，對于一個大規(guī)模天線的陣來講，不同位置的天線之間已經不是統(tǒng)一的一種分布，由于它的編號實際上對應它的位置不同，它在空間上信道的模型就會不同。我們應用的時候，對于更精細來講，每個陣子的點實際上影響了最終的效果。其他結論大家有興趣咱們可以下來再討論。

對于Massive MIMO測試，我們推薦的還是這種多探頭的方式，通過把我們的信道模型的算法加載到其中，在一個消音暗室中進行基站或者終端測試，我們認為在未來5G中是一個趨勢。引入原因主要是因為天線數據越來越多，每次連接校準時間很長，不現實。另外隨著體積越來越小，單獨每一路給出一個射頻口的可能性不太大，所以必須要通過暗室的方式來測試。這里我們也提出了一個比較偏學術的想法，我們知道以前對于一個終端測試，我們實際上是把UE放在了暗室中間，對于大體積的Massive MIMO的BS基站，我們在考慮通過一些算法的模擬，我們把基站和探頭分在暗室兩端，充分利用暗室的直徑，這樣體積可以縮小一倍。這是我們目前應用在懷柔外場的設備，面向5G的測試儀，用到了三個設備，交換單位、信號處理單元和射頻單元，可以做到5G波形的驗證。

這是我們面向5G應用的信道仿真器，是我們最新的產品，目前來說難度也非常高，我們也投入了很多的精力去研發(fā)。現在這個信道仿真器它有兩組高密度的射頻，支持獨立的8個通道，有兩組基帶處理單元CEU，上面有一個交換單元，總共組成了一個單表形式。單表形式現在可以做到單向的4×4MIMO，如果我們想進一步擴展能力么辦，實際上我們提供了很多選項，比如把射頻完全放在一個單元里，基帶放在單元里，通過這種方式來進行實現。或者用多個射頻加上基帶的方式，組成一個更為復雜的系統(tǒng)，目前來講成本確實非常高，后面可能還要進一步提升我們的能力。

另外一方面，我們基于信道模擬器的平臺，我們做一些特殊信道的建模，我們通過一個發(fā)射端發(fā)出一些特定的序列，通過空間信道的傳播，有接收端進行接收，每一路通過高速留盤設備進行存儲，存儲到硬盤上我們再做后處理。通過信道沖擊響應去提取一些信道參數，對不同的場景、不同的信道我們進行仿真。隨著PC運算能力越來越強，可以看到整個算法的處理也會有很多的前景。

5G具體的一些關鍵技術測試，這里不多講了，星河亮點和北郵有深厚的合作，在北郵那邊我也領導了一個團隊，搭建了一些研究平臺，目前還處于研究階段。

最后講一下NB-IoT，前5G在大規(guī)模連接上的解決方案。這是我們的三個解決方案，實際上支持NB-IoT。這是我們認證的情況。最后謝謝IMT-2020給我們星河亮點這個機會，謝謝。