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提供更好用户体验 才是发展5G通讯的真正意义
并非频宽大就足够

【作者: 王岫晨】2017年11月13日 星期一

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在未来的5G发展上,并不见得只是一昧的追求大宽频与大资料量。一般所俗称的EMBB(Enhanced mobile broadband),所追求的就是透过更大的频宽,让使用者用以传输更大的资料量。然而,随着物联网装置的来临,更大的传输频宽或许重要,但还有另两者不可忽视,也就是Massive Connection,以及Ultra Reliable的网路。


Massive Connection主要是允许同一个区域网路中,可拥有非常多的无线节点同时连线,至於Ultra Reliable网路则是针对许多涉及到生命安全的物联网连线应用,包括瓦斯电表等。一般来说,多数的联网设备由於必须尽可能让电池的使用寿命延长,因此会将某些资料变化量没有那麽快速,或者资料更新频率与即时性并不是那麽重要的连线应用,降低其与基地台连线回报的频率,来延长装置的电池续航力。


然而,一旦这些设备与生命安全息息相关的时候,便需要提高连线回报的频率,这便需要非常短的延迟(通常低於1ms)。而如何在这两者之间取得平衡点,这正是未来5G上将会面临到的重要挑战。


以载波聚合来提高频宽


在5G通讯之中,目前市场上出现最新的一个名词,就是NR(New Radio)。NR不同於过去4R之处在於,它将会采用全新的调变方式,在上下行方面也将会做出微调。例如其在CA(Carrier Aggregation)的部分,将会加大更多载波聚合的数量,另外,也将朝向毫米波的方式来增加新的通道数,并在基地台端导入Multi Array的大型天线系统,来增加基地台的整体传输效率。


因为,根据通道理论,如果想要增加资料的传输量,一种方式是加大前端的基地台频宽。但是,有时候并没有办法一昧地去提升频宽,因为频宽牵涉到的,不只是有没有这样的频段可以使用的问题而已。一旦使用到如此大的频宽,就会随之产生频宽平坦度的问题,而且这麽多的资料量收取下来了之後,也会导致处理器十分耗电。这也是为什麽基地台会从原本提高频宽的方式,发展出现阶段的载波聚合技术。


提供更好的使用体验


事实上,在未来的无线通讯发展上,大频宽固然重要,但倒也并非一囗气就直接提供一个非常大的频宽来使用,除非这是在毫米波的状态之下。也就是说,未来大频宽的作法,是希??透过许多不同的子载波,来拼出一个更大的频宽,这也是载波聚合的主要方式。


而提到大频宽,在5G的发展蓝图中,也并不是只提供给一个人更大的使用频宽,重点反而是在於如何提供每一个使用者,人人在宽频的使用上,都能有更好的使用体验。


在提到了5G,许多人心中都会有个疑问,就是5G的规格究竟会被怎麽订定下来呢?是会在某一天,突然宣布5G已经正式到来了吗?当然不是,其实,观察5G目前的发展,将会是循序渐进的方式,有点类似无线通讯技术过去从2G、3G、3.5G、3.75G到4G这样的过程,一步一步走过来。5G的发展,也会类似流水线这样的方式,按照阶段的不同持续演进下去。


结语


目前,的确已经有很多业者开始积极建构一些5G的实验网路,例如在大型的运动赛会等,包括韩国的电信业者KT以及美国电信商Verizon,都已经赶在3GPP之前先行起跑,抢先自行定义了5G的规格。他们认为这些规格可以让他们先行建置并找到合作厂商,来一起架构出5G的实验网路原型。


其实,放眼4G通讯,许多相关的厂商都越来越觉得,现阶段已经越来越难在4G市场中赚到钱了,这或许与市场饱和、技术成熟有极大的关联。而通讯产业相关厂商也很期待,在一个全新的通讯标准到来之後,能够再带起新一波的通讯产业革命,或者说明白些,能够再带来新的商机。5G的起步,的确能为通讯市场带来新的机会,与新的期待。随着技术发展的逐步成熟,相信5G为大家带来更美好使用体验的那一天,将不会太远。


解决方案

罗德史瓦兹SMW200A向量讯号产生器,与FSW讯号频谱分析仪

台湾罗德史瓦兹:「这是5G网路微波及毫米波开发的理想测试方案!」



R&S SMW200A 40GHz的机种可完全涵盖K及Ka频段,内建的基频产生器提供了160MHz RF调变频宽并具备绝隹的I/Q平坦度及误差向量振幅(EVM),因此可产生绝隹的调变讯号品质,为微波测试应用领域的首选。它亦可快速地产生连续波形(CW)讯号用以进行多载波元件的测试,及宽频QAM调变载波用以进行卫星接收器的测试。


R&S SMW200A协助开发者定义具潜力的5G无线网路存取技术,透过升级全新的频率选配,即可涵盖目前5G技术发展的频率范围。内建的基频产生器支援了所有重要的数位通讯标准,包括了LTE R8至R11。透过支援达2GHz频宽的 R&S SMW200A并搭配外部I/Q讯号产生器,则为宽频5G应用的理想选择。



图1 : 罗德史瓦兹SMW200A向量讯号产生器,与FSW讯号频谱分析仪
图1 : 罗德史瓦兹SMW200A向量讯号产生器,与FSW讯号频谱分析仪图片来源:rohde-schwarz.com

是德科技E6640A EXM无线测试仪

是德科技台湾区总经理张志铭:「我们可提供业界最高的测试速率!」



E6640A EXM无线测试仪同时支援序列和并联载波聚合测试流程,无需使用其他测试设备,可经济有效地因应前述测试挑战。EXM可在小型机箱中配置多达 4 个完整的TRX测试仪,以实现高密度测试。每个测试仪都内建灵活的4埠RFIO面板,无需使用复杂且昂贵的外部切换元件。


EXM可透过一台轻巧的主机提供4台测试仪,如此可减少仪器占用的空间,并可共用单一内部控制器、时序叁考和内部电源,让制造商能降低资本投资。此外,EXM采用是德科技为X系列分析仪和无线测试仪开发的量测技术。这些技术已经成为产业标准,可提供业界最高的测试速率。



图2 : 是德科技E6640A EXM无线测试仪
图2 : 是德科技E6640A EXM无线测试仪图片来源:keysight.com

国家仪器PXIe-5668R向量讯号分析器(VSA)

国家仪器技术行销经理潘建安:「PXI平台提供最隹的量测速度与效能!」



国家仪器PXIe-5668R向量讯号分析器(VSA)提供765MHz的频宽,以及同级最隹的量测效能与速度。这款高效能微波讯号分析器可满足某些严苛的应用需求,例如无线通讯、射频积体电路(RFIC)特性测试、雷达测试、频谱监控与讯号情报等。


PXIe-5668R结合了RF量测效能、量测速度和灵活弹性。这款仪器的动态范围与频宽均领先业界,并可针对研发应用严苛的量测需求提供理想的解决方案。PXIe-5668R属於PXI仪器的一种,优异的量测速度可满足大量制造测试的需求。这款VSA还包含可透过LabVIEW设计程式的Xilinx Kintex-7 FPGA,只要新增触发或讯号处理常式,就能客制化仪器行为,并提供许多丰富功能。



图3 : 国家仪器PXI平台
图3 : 国家仪器PXI平台图片来源:ni.com

安立知ShockLine高性能4埠向量网路分析仪

安立知:「我们可有效降低测试成本并加快上市速度!」



ShockLine MS46524B 4埠向量网路分析仪系列,具备高价值与高性能,可提供同类产品中最隹的动态范围,降低在多种测试应用 (最高92GHz) 中的测试成本并可加快上市速度。这些测试应用包括设计和制造多埠行动网路装置、行动装置、汽车电缆、高速资料互连与系统整合元件。


MS46524B 配置选项 10、选项 20 及选项 40,可具备射频微波频率功能;这些频率选项搭配强大的 ShockLine 软体,为被动元件量测提供最具成本效益的解决方案。



图4 : 安立知ShockLine高性能4埠向量网路分析仪
图4 : 安立知ShockLine高性能4埠向量网路分析仪图片来源:anritsu.com
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