天線設(shè)計和測量是挑戰(zhàn)的核心

　　在這個移動設(shè)備數(shù)量比人類數(shù)量還要多的世界里,，人們很容易忘記：15年前我們的生活中還沒有智能手機(jī),。從1G到4G,，每一代移動網(wǎng)絡(luò)都為我們帶來了更快的通信速度和更多新的應(yīng)用，廣泛影響了人們的個人和職業(yè)生活,。如今,，整個行業(yè)都為有望在2017到2020年到來的5G而躁動。5G引領(lǐng)的新一代網(wǎng)絡(luò)速度高達(dá)10 Gbit/s,，超低延遲約1毫秒（比4G快50倍）,，給我們的工作和生活帶來了無限可能， 智慧城市,、無人駕駛,、關(guān)鍵醫(yī)療、“物的聯(lián)網(wǎng)”革命都指日可待,。

　　毋庸置疑,，正在全球上演的科技競賽有如奧林匹克競賽一樣激烈,，大家都希望在各自的領(lǐng)域奪冠，成為全球的標(biāo)桿,。通信行業(yè)未來發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)是多方面的，主要圍繞無線射頻頻譜,、天線的設(shè)計與測量,。

　　5G“競賽”之挑戰(zhàn)

　　5G將激起一場激烈的無線電頻譜的協(xié)調(diào)之戰(zhàn)

　　首先，數(shù)據(jù)是通過無線電波傳送的,。無線電波擁有不同頻率的波段,，每個波段對應(yīng)不同的通訊方式：航空和航海導(dǎo)航信號，電視廣播,，移動數(shù)據(jù),，軍事應(yīng)用等。隨著新協(xié)議的開發(fā),，他們可利用的剩余射頻（RF）是有限的,。無論是尋找新的通信空間，還是與現(xiàn)有應(yīng)用空間的協(xié)調(diào),，都需要復(fù)雜的溝通和協(xié)調(diào),。

　　其次，諸如無人駕駛運輸或遠(yuǎn)程手術(shù)等新的應(yīng)用,，不允許出現(xiàn)數(shù)據(jù)連接中斷的突發(fā)狀況,。只有當(dāng)傳輸容量沒有限制的情況下，5G才能提供不間斷的用戶體驗,。目前,，有幾個網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠提供終端用戶的無線設(shè)備連接：蜂窩技術(shù)、Wi-Fi,、毫米波,、M 2 M（設(shè)備對設(shè)備）。5G會通過整合不同協(xié)議的協(xié)調(diào)和分散的頻段,，從而為終端用戶理想的無縫連接,。

　　5G旨在適應(yīng)數(shù)據(jù)吞吐量的增加，許多技術(shù)正處于評估階段,。而且,，類似協(xié)議的協(xié)調(diào)，5G網(wǎng)絡(luò)將不會基于一種單一的技術(shù),，而是多種技術(shù)的結(jié)合,。這些技術(shù)即使現(xiàn)在不能在一起運用，將來也必然通過最佳的方式共同工作,，這樣才能支持即將到來的,、激動人心的一系列應(yīng)用,。

　　毫米波技術(shù)和大規(guī)模MIMO就是這樣的兩種技術(shù)。毫米波使高速,、大容量的數(shù)據(jù)傳輸成為可能,，但是只能用于短距離、點對點和視角線的連接,，“大規(guī)模MIMO”（多接收多發(fā)射）則是理想的有效替代,。大規(guī)模MIMO是指一種基站采用多個天線，形成指向每個設(shè)備的區(qū)域性波束,，這樣可以顯著提高容量和流量的密度,。這種大規(guī)模MIMO基本的物理學(xué)原理已經(jīng)被證實，并且實驗系統(tǒng)正在配置中,。

　　測量行業(yè)經(jīng)受的考驗

　　5G對于接收電波的技術(shù)組合要求,，恰是天線測量行業(yè)面臨的考驗。行業(yè)創(chuàng)新必須緊跟市場需求,，提供靈活的解決方案,，測量多種亟待評估的新設(shè)備。在測試每一項新的應(yīng)用技術(shù)之際,，也要對各種技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)元素和協(xié)議的組合等進(jìn)行測試，以確保正確的互操作性,。

　　在眾多正在發(fā)展的技術(shù)中,，毫米波和大規(guī)模MIMO技術(shù)都帶來了挑戰(zhàn)。對于那些想要從高速,、大容量毫米波譜中獲益的人來說,，非常需要整個系統(tǒng)能夠提供毫米波頻段的測量。目前,，只有一小部分系統(tǒng)可以提供,。由于大多數(shù)可用射頻頻譜的帶寬是在更高的頻段（高達(dá)100兆赫），挑戰(zhàn)的關(guān)鍵也在于設(shè)計合適的天線,，一旦攻克這兩方面的挑戰(zhàn),，他們在5G的“競賽”中將獲得可觀的進(jìn)展。

　　MIMO系統(tǒng)的工作原理是基于響應(yīng)射頻信道特性的基帶算法,。由于基帶被發(fā)射器和接收器共同分享,，而發(fā)射器和接收器很可能來自不同的供應(yīng)商（基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商和設(shè)備供應(yīng)商），那么該算法所需參數(shù)的全部詳細(xì)列表必須在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件中指定,。對于大規(guī)模MIMO,，這可能是一個非常復(fù)雜和詳細(xì)的規(guī)范，從而確保全面的互通性。

　　另一個與此領(lǐng)域相關(guān)的挑戰(zhàn)是“無連接器裝置”,，大規(guī)模MIMO的大型天線數(shù)組需要設(shè)計緊湊,，因此成本和高效部署成為關(guān)鍵。這意味著不太可能有射頻連接器或者連接測試設(shè)備的測試端口的空間,。毫米波天線的小型化已經(jīng)導(dǎo)致了這一困境,。預(yù)計邏輯上下一步就是“空中接口”（OTA）測試。

　　總體而言,，射頻設(shè)備測試的未來充滿挑戰(zhàn),，會要求非常精密的儀器和靈活的測試解決方案，以解決毫米波收發(fā)器和（或）為大規(guī)模MIMO提供更好的智能信息,。更復(fù)雜的，甚至可以調(diào)節(jié)到各種頻段的暗室也會有更多需求,。除此之外,，使用衰落模擬器的多徑衰落信道，以及這種設(shè)備所需的技術(shù)要求和能力,，將變得更加重要,。

　　最后，我們必須要面對時間壓力,。這個復(fù)雜的測試需要在最短的時間內(nèi)完成,，因為這是一場比賽。

　　5G發(fā)展的奧林匹克競賽

　　世界體育競賽是先進(jìn)技術(shù)實際部署和大規(guī)模試驗的主要驅(qū)動力,。

　　2018年,，韓國冬季奧運會和莫斯科世界杯都將成為5G試驗應(yīng)用的絕佳機(jī)會。

　　2020年,，日本夏季奧運會,，將成為5G現(xiàn)場演示的起點，也將成為商業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ),。

　　目前,，究竟哪個國家、哪個公司或者哪個企業(yè)聯(lián)盟會在這場 5G 競賽中獲勝,，還難以明確,，不過可以確定的是，贏家不僅僅依靠創(chuàng)新的速度,，還要在隨之而來的設(shè)備測試能力上勝出,。整個行業(yè)都面臨著復(fù)雜而艱難的挑戰(zhàn)，我深信：第一個通過測試的商家將會引領(lǐng)市場的發(fā)展,，并且為后來者設(shè)定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。