不断发展的5G MIMO网络和虹科测试方案
??眾所周知，將用于下一代5G無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)將是革命性的。 但是在這些5G技術(shù)中的任何一種被廣泛采用之前，需要對網(wǎng)絡(luò)和信號管理方法進行廣泛的研究和開發(fā)以使它們成為可能。 目前，小型蜂窩，毫米波和大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)被認為是領(lǐng)先的促成因素之一，這使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師不僅需要了解MIMO的全面基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計要求， 以及這些多路徑網(wǎng)絡(luò)所需的靈活和可定制的信號測試解決方案。 本技術(shù)簡介將提供對MIMO架構(gòu)的各種關(guān)鍵因素的理解，并介紹一些用于測試和開發(fā)自己的MIMO系統(tǒng)的新穎思路。
??同時無線連接的指數(shù)增長，客戶驅(qū)動的功能增強以及未來5G世界中更高速度數(shù)據(jù)速率的必要性的結(jié)合，將需要對基礎(chǔ)設(shè)施進行大規(guī)模的改進。
所有主要的電信公司都在競相增強其移動網(wǎng)絡(luò)。
5G：號召性用語
??由于所有主要的電信公司都在尋求增強其移動網(wǎng)絡(luò)，以應(yīng)對未來空前的無線連接穩(wěn)定性和信號完整性要求，因此，需要穩(wěn)定的Internet連接的設(shè)備數(shù)量每天都在不斷增加。實際上，技術(shù)研究公司Gartner指出，從智能手機和平板電腦到汽車和火車，手表，服裝，建筑物和機械，當今有64億個設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。他們預(yù)測，到2020年，這一數(shù)字將達到208億！分析另一個數(shù)據(jù)點，2015年，互聯(lián)網(wǎng)所有連接的52.7％是通過移動電話建立的，趨勢數(shù)據(jù)表明，到2017年底，平均水平約為63.4％毫無疑問，如今的5G先驅(qū)者的目標似乎是不可能的10 Gb / s的數(shù)據(jù)速率，增強的頻譜效率，顯著減少的延遲以及顯著改善的功率效率。
旨在解決5G挑戰(zhàn)的3種MIMO架構(gòu)
??預(yù)計5G技術(shù)將為全球無線網(wǎng)絡(luò)用戶提供突破性的可訪問性。 但是，這個崇高的目標帶來了許多實際挑戰(zhàn)。 例如，網(wǎng)絡(luò)提供商發(fā)現(xiàn)，越來越需要在城市環(huán)境中靠近安裝小型蜂窩小區(qū)，以覆蓋人口稠密的小區(qū)域，尤其是那些具有高通量需求的區(qū)域。 借助三種類型的多輸入多輸出（MIMO）架構(gòu)，系統(tǒng)工程師正在努力克服這些挑戰(zhàn)。
相反，沒有一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能一勞永逸，5G技術(shù)服務(wù)最終可能會依賴于多種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的融合，每種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)都傾向于不同的技術(shù)組合。
1.小型蜂窩 Small Cells
??Small Cells的大小，范圍和基礎(chǔ)設(shè)施基站都已縮小，這是向人口非常稠密的無線服務(wù)站邁出的第一步。小型蜂窩有兩種主要類型，硬連線小型蜂窩和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)小型蜂窩。
??硬連線Small Cells是具有光纖或銅纜連接到已建立基礎(chǔ)設(shè)施的回程網(wǎng)絡(luò)。
??它們提供了快速的連接并且限制為零干擾，但是價格昂貴并且部署時間很長。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)Small Cells提供的接入點成本較低，易于部署，但范圍有限，并且受到干擾和延遲問題的困擾。因此，需要用低成本和低等待時間的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來增強該架構(gòu)，以彌合大面積和低吞吐量macrocells與目標，高吞吐量Small Cells之間的差距。
??響應(yīng)即將到來的5G期望，毫米波和大規(guī)模MIMO解決方案的發(fā)展表明，未來小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將包括更先進的技術(shù)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)方法。
2.Millimeter-wave MIMO
??由于在6 GHz以下頻率中存在帶寬限制，因此提供商將通信頻譜擴展到毫米波技術(shù)中，以在短距離內(nèi)提供高水平的吞吐量。
??利用超過6 GHz的頻率的缺點是增加了大氣衰減，導(dǎo)致工作范圍更短，并且成本效益高的硬件解決方案的可用性受到限制。使用多個節(jié)點和路徑進行無線路由和切換的工程也非常復(fù)雜。盡管如此，毫米波技術(shù)確實能夠以較低的功耗提供更高的數(shù)據(jù)速率，以更低的延遲提供更高質(zhì)量的連接，并能夠覆蓋傳統(tǒng)的小型蜂窩小區(qū)或宏蜂窩無法提供所需吞吐量或帶寬的區(qū)域。空間精度。主要的網(wǎng)絡(luò)提供商已經(jīng)開始研究大規(guī)模安裝基于毫米波MIMO的微蜂窩，從而為5G基礎(chǔ)設(shè)施奠定基礎(chǔ)。
3.大規(guī)模MIMO
??大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）可以大幅提高頻譜效率，或在較小的帶寬內(nèi)進行更多并發(fā)傳輸，這是5G的主要要求。大規(guī)模MIMO接入點配備了數(shù)百個天線，可以將效率提高近一百倍，而無需在整個高流量區(qū)域分布獨立的基站。
??當前，正在利用多用戶MIMO（MU-MI MO），與將多個天線流定向到單個設(shè)備的單用戶MIMO相比，它可以將多個數(shù)據(jù)流傳輸?shù)蕉鄠€設(shè)備。 MU-MIMO具有使用線性處理技術(shù)實現(xiàn)簡單的優(yōu)勢，并且可以消除不相關(guān)的噪聲和小規(guī)模衰落的影響。隨著大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的復(fù)雜性，互連，天線，RF和信號處理硬件的數(shù)量大大增加，但可能會禁止在成本和基礎(chǔ)設(shè)施不合理的某些地區(qū)使用它。
MIMO的主要挑戰(zhàn)：線性處理和預(yù)編碼
??MIMO中使用的典型線性處理技術(shù)是時分雙工（TDD），其中上行鏈路和下行鏈路傳輸是連續(xù)發(fā)生的。 頻分雙工（FDD）是另一種較少使用的線性處理技術(shù)，其中，上行鏈路和下行鏈路同時出現(xiàn)在不同的頻帶上。 但是，盡管FDD傳輸速度更快，但TDD系統(tǒng)還利用了信道互易性，該屬性允許估計發(fā)射機處的信道狀態(tài)信息（CSI）。 該特性為改善大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的信號質(zhì)量提供了一種優(yōu)雅的解決方案，因此正成為線性處理的首選方法。
??5G工程師幾乎解決了線性問題，最近就致力于解決其下一個最大的挑戰(zhàn)：開發(fā)多種預(yù)編碼或波束成形技術(shù)，以成功地從同一基站發(fā)送和接收多個信號，同時仍保持性能和服務(wù)質(zhì)量 。 困難在于開發(fā)波束成形技術(shù)，該技術(shù)可隨著每個基站的大量天線擴展。
??迄今為止，已經(jīng)有了大量著名且成功的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)安裝，在當前4G網(wǎng)絡(luò)上提供了大大增強的頻譜效率，大規(guī)模MIMO的未來是光明的。 但是仍有很大的發(fā)展空間。 例如，使用TDD的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的一個已知缺點是，當使用快速導(dǎo)頻序列在接收機（CSIR）上估計CSI時，會導(dǎo)致導(dǎo)頻污染。 當在包括許多大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的設(shè)置中的同信道小區(qū)中使用時，這是一個迭代的信號降級問題。
??由于能夠利用信道互易性（一種似乎采用大規(guī)模MIMO的智能方法），當今在MIMO系統(tǒng)中更經(jīng)常采用雙工技術(shù)TDD。
MIMO測試解決方案需要與系統(tǒng)本身一樣高效
??盡快建立5G基礎(chǔ)設(shè)施的競賽伴隨著對強大，可定制的可測試和測量解決方案的日益增長的需求，這些解決方案可以處理各種潛在的MIMO方法。 與任何新技術(shù)一樣，一個共同的目標就是盡可能便宜地完成所有這些工作。 因此，使這些不斷變化的MIMO技術(shù)的測試解決方案保持簡單易用至關(guān)重要。 但是直到最近，這說起來容易做起來難。 MIMO利用多路徑方案，對每個路徑的測試通常需要數(shù)字衰減來調(diào)整信號幅度，并進行RF切換以允許在發(fā)送和接收路徑之間來回切換。
??USB供電的便攜式測試設(shè)備的問世允許簡化和定制的方法來應(yīng)對這些MIMO測試挑戰(zhàn)，即使在最具挑戰(zhàn)性的大規(guī)模MIMO情況下，也可以將具有100多個天線的大型測試臺堆疊在一起。這些測試臺中的天線及其各自的RF電路通常會導(dǎo)致通信通道不對稱，因此在利用通道互易性之前，首先需要進行校準。如今，有校準這些成熟系統(tǒng)的簡單方法，但是正在研究更有效的測試平臺方法，這些方法只需要有限數(shù)量的CSI。
??這些測試臺解決方案包括軟件定義的無線電（SDR），其中包括用于時間和頻率同步的組件（例如晶體振蕩器）和中央控制器，通常是筆記本電腦。與這些新的SDR驅(qū)動的測試平臺協(xié)同工作的研究團隊和現(xiàn)場團隊受益于USB連接的RF開關(guān)，這些開關(guān)可以減少這些多通道方案中所需的RF端口數(shù)量。
如何評估可編程USB連接的設(shè)備
??因為這是一個不斷發(fā)展的目標，所以5G開發(fā)的共同目標是使MIMO和其他技術(shù)的測試盡可能簡單，低成本。 在評估便攜式測試設(shè)備時，請尋找可提供各種頻率范圍和性能水平的供應(yīng)商，以滿足您的需求。 他們還應(yīng)該提供易于安裝和使用的GUI，并具有直接從PC或自供電的USB集線器直接操作多個設(shè)備的能力，從而可以有效地動態(tài)創(chuàng)建自動測試設(shè)備（ATE）。
??緊湊的包裝和堅固的結(jié)構(gòu)還可以使您的設(shè)備隨著時間的推移而站起來，以進行不斷的重新布置和運輸。 它們還應(yīng)易于堆疊或放置在測試架中，并且還應(yīng)提供與API，DLL和LabVIEW兼容的驅(qū)動程序。
結(jié)論
??在5G競賽中，不僅可以設(shè)計和開發(fā)，而且可以有效測試和部署高級MIMO系統(tǒng)的工程團隊將是首屈一指的團隊。
??虹科的USB便攜式測試設(shè)備HK-DS系列產(chǎn)品使5G系統(tǒng)設(shè)計工程師可以對各種測試條件進行編程，并輕松地從一個地方到另一個地方移動。 HK-DS可編程射頻信號源，可編程數(shù)字衰減器，RF開關(guān)，放大器和移相器已經(jīng)被用于多徑切換和衰落場景測試，正在全球范圍內(nèi)的實驗室和現(xiàn)場進行靈活靈活的MIMO測試。
??HK-DAT6X衰減器具有可編程的設(shè)備名稱，可識別多設(shè)備設(shè)置中的每個特定單元。可以將超過100個設(shè)備連接到系統(tǒng)，每個設(shè)備都可以單獨編程。
??虹科PRO版本迷你信號源提供了一個多頻帶RF輸出端口，諧波濾波，可選的18GHz輸入功率計以及比標準HK-SG30000L更強大的輸出電平控制。可通過SCPI命令或前面板接口進行完全編程，從而比任何競爭產(chǎn)品都更加靈活。借助全新的低相位噪聲合成器，HK-SG30000PRO面向C，X，Ku，K和Ka頻段開發(fā)，測試和對相位噪聲敏感的應(yīng)用。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的不断发展的5G MIMO网络和虹科测试方案的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
