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提供更好用戶體驗 才是發展5G通訊的真正意義
並非頻寬大就足夠

【作者: 王岫晨】   2017年11月13日 星期一

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在未來的5G發展上,並不見得只是一昧的追求大寬頻與大資料量。一般所俗稱的EMBB(Enhanced mobile broadband),所追求的就是透過更大的頻寬,讓使用者用以傳輸更大的資料量。然而,隨著物聯網裝置的來臨,更大的傳輸頻寬或許重要,但還有另兩者不可忽視,也就是Massive Connection,以及Ultra Reliable的網路。


Massive Connection主要是允許同一個區域網路中,可擁有非常多的無線節點同時連線,至於Ultra Reliable網路則是針對許多涉及到生命安全的物聯網連線應用,包括瓦斯電表等。一般來說,多數的聯網設備由於必須盡可能讓電池的使用壽命延長,因此會將某些資料變化量沒有那麼快速,或者資料更新頻率與即時性並不是那麼重要的連線應用,降低其與基地台連線回報的頻率,來延長裝置的電池續航力。


然而,一旦這些設備與生命安全息息相關的時候,便需要提高連線回報的頻率,這便需要非常短的延遲(通常低於1ms)。而如何在這兩者之間取得平衡點,這正是未來5G上將會面臨到的重要挑戰。


以載波聚合來提高頻寬


在5G通訊之中,目前市場上出現最新的一個名詞,就是NR(New Radio)。NR不同於過去4R之處在於,它將會採用全新的調變方式,在上下行方面也將會做出微調。例如其在CA(Carrier Aggregation)的部分,將會加大更多載波聚合的數量,另外,也將朝向毫米波的方式來增加新的通道數,並在基地台端導入Multi Array的大型天線系統,來增加基地台的整體傳輸效率。


因為,根據通道理論,如果想要增加資料的傳輸量,一種方式是加大前端的基地台頻寬。但是,有時候並沒有辦法一昧地去提升頻寬,因為頻寬牽涉到的,不只是有沒有這樣的頻段可以使用的問題而已。一旦使用到如此大的頻寬,就會隨之產生頻寬平坦度的問題,而且這麼多的資料量收取下來了之後,也會導致處理器十分耗電。這也是為什麼基地台會從原本提高頻寬的方式,發展出現階段的載波聚合技術。


提供更好的使用體驗


事實上,在未來的無線通訊發展上,大頻寬固然重要,但倒也並非一口氣就直接提供一個非常大的頻寬來使用,除非這是在毫米波的狀態之下。也就是說,未來大頻寬的作法,是希望透過許多不同的子載波,來拼出一個更大的頻寬,這也是載波聚合的主要方式。


而提到大頻寬,在5G的發展藍圖中,也並不是只提供給一個人更大的使用頻寬,重點反而是在於如何提供每一個使用者,人人在寬頻的使用上,都能有更好的使用體驗。


在提到了5G,許多人心中都會有個疑問,就是5G的規格究竟會被怎麼訂定下來呢?是會在某一天,突然宣布5G已經正式到來了嗎?當然不是,其實,觀察5G目前的發展,將會是循序漸進的方式,有點類似無線通訊技術過去從2G、3G、3.5G、3.75G到4G這樣的過程,一步一步走過來。5G的發展,也會類似流水線這樣的方式,按照階段的不同持續演進下去。


結語


目前,的確已經有很多業者開始積極建構一些5G的實驗網路,例如在大型的運動賽會等,包括韓國的電信業者KT以及美國電信商Verizon,都已經趕在3GPP之前先行起跑,搶先自行定義了5G的規格。他們認為這些規格可以讓他們先行建置並找到合作廠商,來一起架構出5G的實驗網路原型。


其實,放眼4G通訊,許多相關的廠商都越來越覺得,現階段已經越來越難在4G市場中賺到錢了,這或許與市場飽和、技術成熟有極大的關聯。而通訊產業相關廠商也很期待,在一個全新的通訊標準到來之後,能夠再帶起新一波的通訊產業革命,或者說明白些,能夠再帶來新的商機。5G的起步,的確能為通訊市場帶來新的機會,與新的期待。隨著技術發展的逐步成熟,相信5G為大家帶來更美好使用體驗的那一天,將不會太遠。


解決方案

羅德史瓦茲SMW200A向量訊號產生器,與FSW訊號頻譜分析儀

台灣羅德史瓦茲:「這是5G網路微波及毫米波開發的理想測試方案!」



R&S SMW200A 40GHz的機種可完全涵蓋K及Ka頻段,內建的基頻產生器提供了160MHz RF調變頻寬並具備絕佳的I/Q平坦度及誤差向量振幅(EVM),因此可產生絕佳的調變訊號品質,為微波測試應用領域的首選。它亦可快速地產生連續波形(CW)訊號用以進行多載波元件的測試,及寬頻QAM調變載波用以進行衛星接收器的測試。


R&S SMW200A協助開發者定義具潛力的5G無線網路存取技術,透過升級全新的頻率選配,即可涵蓋目前5G技術發展的頻率範圍。內建的基頻產生器支援了所有重要的數位通訊標準,包括了LTE R8至R11。透過支援達2GHz頻寬的 R&S SMW200A並搭配外部I/Q訊號產生器,則為寬頻5G應用的理想選擇。



圖1 : 羅德史瓦茲SMW200A向量訊號產生器,與FSW訊號頻譜分析儀
圖1 : 羅德史瓦茲SMW200A向量訊號產生器,與FSW訊號頻譜分析儀圖片來源:rohde-schwarz.com

是德科技E6640A EXM無線測試儀

是德科技台灣區總經理張志銘:「我們可提供業界最高的測試速率!」



E6640A EXM無線測試儀同時支援序列和並聯載波聚合測試流程,無需使用其他測試設備,可經濟有效地因應前述測試挑戰。EXM可在小型機箱中配置多達 4 個完整的TRX測試儀,以實現高密度測試。每個測試儀都內建靈活的4埠RFIO面板,無需使用複雜且昂貴的外部切換元件。


EXM可透過一台輕巧的主機提供4台測試儀,如此可減少儀器佔用的空間,並可共用單一內部控制器、時序參考和內部電源,讓製造商能降低資本投資。此外,EXM採用是德科技為X系列分析儀和無線測試儀開發的量測技術。這些技術已經成為產業標準,可提供業界最高的測試速率。



圖2 : 是德科技E6640A EXM無線測試儀
圖2 : 是德科技E6640A EXM無線測試儀圖片來源:keysight.com

國家儀器PXIe-5668R向量訊號分析器(VSA)

國家儀器技術行銷經理潘建安:「PXI平台提供最佳的量測速度與效能!」



國家儀器PXIe-5668R向量訊號分析器(VSA)提供765MHz的頻寬,以及同級最佳的量測效能與速度。這款高效能微波訊號分析器可滿足某些嚴苛的應用需求,例如無線通訊、射頻積體電路(RFIC)特性測試、雷達測試、頻譜監控與訊號情報等。


PXIe-5668R結合了RF量測效能、量測速度和靈活彈性。這款儀器的動態範圍與頻寬均領先業界,並可針對研發應用嚴苛的量測需求提供理想的解決方案。PXIe-5668R屬於PXI儀器的一種,優異的量測速度可滿足大量製造測試的需求。這款VSA還包含可透過LabVIEW設計程式的Xilinx Kintex-7 FPGA,只要新增觸發或訊號處理常式,就能客制化儀器行為,並提供許多豐富功能。



圖3 : 國家儀器PXI平台
圖3 : 國家儀器PXI平台圖片來源:ni.com

安立知ShockLine高性能4埠向量網路分析儀

安立知:「我們可有效降低測試成本並加快上市速度!」



ShockLine MS46524B 4埠向量網路分析儀系列,具備高價值與高性能,可提供同類產品中最佳的動態範圍,降低在多種測試應用 (最高92GHz) 中的測試成本並可加快上市速度。這些測試應用包括設計和製造多埠行動網路裝置、行動裝置、汽車電纜、高速資料互連與系統整合元件。


MS46524B 配置選項 10、選項 20 及選項 40,可具備射頻微波頻率功能;這些頻率選項搭配強大的 ShockLine 軟體,為被動元件量測提供最具成本效益的解決方案。



圖4 : 安立知ShockLine高性能4埠向量網路分析儀
圖4 : 安立知ShockLine高性能4埠向量網路分析儀圖片來源:anritsu.com
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