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5G毫米波接口特性分析的挑战及考虑因素

2017-01-02 09:56
龙凰
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重要技术挑战包括:

 以大于500MHz带宽及多通道支持,在毫米波频率下进行信号产生及分析

 数据撷取及储存

 通道参数估算

 校验及同步化

接下来讨论有助于因应这些挑战的一些重要考虑。

信号产生与分析

为了满足使用者对于5G的高带宽需求,无线接口标准将涵盖高达100GHz的毫米波频率,带宽为500MHz至2GHz,而且支持多个通道。在此情况下,研究人员需考虑非常多的因素,而且亟需高效能的信道探测系统。

这些量测系统必须能满足前述的核心需求,并提供可重复的量测。重要系统组件包括基于基频任意波形产生器(AWG)的宽带数字模拟转换器(DAC),以及可当作宽带数字转换器或示波器使用的模拟数字转换器(ADC),以支持所需带宽,并具备足以支持撷取信号所需动态范围的分辨率。

同样地,由于5G标准尚未制订,测试设备应具备相当的灵活性,如此才可随着测试要求及标准演进,而进行配置或重新配置。

数据撷取与储存

透过具多信道功能的宽带量测系统来收集原始数据时,单单一项8通道、1GHz带宽的量测,便可在短短一秒内耗用高达数Gigabyte的数据,并迅速将磁盘驱动器塞爆。不仅如此,研究人员还必须撷取ADC的数据,然后存入储存装置。想要实时撷取并且以串流方式传输数据,根本是不可能的任务。唯一感到开心的是磁盘驱动器制造商,因为他们可以卖出更多的储存装置,但这种方法并不可行。

另外,还可考虑使用两种可减少数据收集量的撷取方法:

 若探测信号少于一个传送周期,即可仅撷取有效数据、或仅撷取执行CIR计算所需的数据。这种方法可大幅减少所需收集的数据量。

 接下来,则可利用内建的实时自动关联及信号处理功能量测宽带,以便在量测系统内产生有效CIR数据。此时只需储存CIR结果,因而可大幅节省储存空间,并加速提供CIR结果。

通道参数估算

截至目前为止,大多数的研究都是在单通道中完成的。MIMO通道引进了空间与关联的概念,因而衍生出估算空间参数的主要问题。例如,研究人员需估算到达角(AoA)、出射角(AoD)、以及扩展角(AS)等参数。目前可用的信道参数估算算法包括波束成形、子空间,以及最大似然(Maximum Likelihood,ML)等多种方法。

为了一致性、同调性以及估算效能,ML估算算法是效能极佳的MIMO通道参数估算法。其中尤以运算量较低的SAGE算法(最大似然为基础)最受研究人员的欢迎。

校验与同步化

校验与同步远比取得准确、可重复的结果更为重要。藉由使用两个铷频率,为发射器和接收器提供稳定、高度精密的10MHz同步参考频率,可实现发射器及接收器子系统的同步化,如图2所示。此外,还必须透过触发,将探测激发信号的产生及撷取同步化。

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