移動通信經歷從語音業務到移動寬帶數據業務的飛躍式發展，5G通信發展兩大主要驅動力是移動互聯網和物聯網，數據流量的千倍增長，千億設備連接和多樣化的業務需求將對5G系統提出嚴峻挑戰。未來5G主要技術場景包含連續廣域覆蓋、熱點高容量、低延遲高可靠和低功耗大連接。
中國電子科技集團公司第四十一研究所高級工程師 凌云志
5G通信，核心在于毫米波
中國電子科技集團公司第四十一研究所高級工程師凌云志先生認為，為了滿足5G四大場景需求，未來5G基站將向兩個方向發展，一是大規模MIMO基站，支持5G通信海量連接數、多用戶立體的覆蓋；二是微波毫米波微基站，支持高傳輸速率的使用。未來5G終端形式將向兩大方向發展，一是向高傳輸速率、高移動特性發展；二是滿足物聯網需求，向低時延高可靠、低功耗大連接方向發展。5G網絡架構將向異構網、超密集組網、網絡虛擬化等方向發展。
在5G通信中，毫米波通信是其核心技術，然而毫米波通信研發的挑戰是高頻段大帶寬的設計，如何測試與驗證？大家都在研究，都在思考。中電科儀器儀表有限公司利用40多年在微波毫米波的積累，并具有一只掌握通信核心技術的專業隊伍，提前布局，推出了5G毫米波通信測試系統，為毫米波通信技術的驗證和產品的研發提供有力的保障。
毫米波通信技術難題
針對毫米波通信產品目前迫切需要解決的技術難題，凌云志先生給出了四點解讀：
（1）5G毫米波、大帶寬、新波形的超高清視頻通信技術難題
移動互聯網和物聯網的快速發展，成為5G的主要驅動力。面向2020年及未來，超高清、3D和浸入式視頻的流行將會驅動數據速率大幅提升。5G通信大帶寬高流量將成為5G通信發展的技術難點，中國電科41所利用其在軍工中大帶寬數據模擬和采集技術，結合5G新波形，成功將5G超高清視頻信號調制毫米波上，形成500MHz帶寬、10Gbps傳輸速度的超高清視頻通信，為5G通信在毫米波、大帶寬、新波形上積累了豐富的經驗，為5G通信標準制定提供有力支撐。
（2）微波毫米波通信測試技術難題
傳統的移動通信工作頻段主要集中在3GHz以下，使得頻譜資源已經十分擁擠，而在高頻段可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現狀，同時也可以實現高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。針對未來5G通信測試需求，中國電科41所率先進行了基于毫米波段的5G通信測試技術研究，采用視頻采集、基帶模擬、毫米波傳輸、矢量解調、視頻恢復等環節模擬未來5G通信系統。重點基于41所傳統微波毫米波硬件基礎，在毫米波段進行寬帶通信調制信號收發處理解決方案設計，包括微波毫米波變頻和毫米波段直接寬帶調制方式，在24.25～30GHz、37～43.5GHz、50～75GHz、75～110GHz等全部毫米波5G備選頻段進行5G大帶寬矢量信號傳輸驗證，支持各種5G候選波形的導入與抓取，支持圖像、視頻傳輸，解決了5G高頻段、大帶寬測試驗證難題。
（3）大規模MIMO通信測試技術難題
MIMO技術已經廣泛應用于LTE、WLAN等技術上面，理論上，天線越多，頻譜效率和傳輸可靠性就越高。作為近年來備受關注的技術之一，多天線技術經歷了從無源到有源、從二維到三維（3D）、從高階MIMO到大規模天線陣列的發展，將有望實現頻譜效率提升至十倍甚至更高，是目前5G技術重要的研究方向之一。作為通信核心技術，中國電科41所重點進行了MIMO建模矩陣模擬和信道估計檢測算法研究，基于MASSIVE MIMO、大帶寬測試需求,構建了MIMO 32×32硬件處理平臺，保證大帶寬、低延遲、高靈敏度通道性能的同時，解決了高集成化、小型化、模塊化、高可靠性等設計難題。
（4）5G新型多載波仿真測試技術難題
5G系統設計時不僅要考慮移動寬帶業務，同時也會考慮未來對于海量機器連接以及高可靠低時延業務的支持。因此為了滿足未來應用的需求，同時考慮到對于低時延、零碎頻譜使用、非嚴格同步以及在高速情況下系統魯棒性等5G系統所面臨的挑戰，5G采用多種新型多載波方案。作為通信5G發展核心技術，中國電科41所重點進行了包括F-OFDM、FBMC、UFMC以及GFDM等調制算法研究和仿真測試，進行每一種波形方案以及該方案中子載波寬度、子載波間隔、濾波器長度以及CP長度等設計，并且可以根據不同場景以及業務類型進行靈活配置，解決了測試系統的物理層編解碼信號處理驗證難題。
毫米波通性市場的發展趨勢
截至2016年6月，全球LTE商用網絡達到525張，全球LTE用戶總數超過14.25億，基站出貨量累計405萬個。
截至2016年6月，全球共推出6 575款LTE終端，其中智能手機4 578款。全球共推出3 686款TD-LTE終端。
由此看出移動通信市場巨大，5G時代除了傳統的移動通信以外，將在物聯網方向產生新的增長點，其產業將遠遠超過傳統移動通信產業，據相關專業機構估計，5G通信有著巨大的市場規模和市場價值，預計2025年5G通信相關市場全球規模達到3 000億美元。
凌云志先生指出，目前移動通信市場快速發展，通信測量領域則是通信產業最具有活力的市場，也是未來發展最快的市場。5G通信將在2020年開始部署，對移動通信設備研發、生產測試需求巨大，該領域將會保持持續增長。同時隨各種產品復雜度的提高，測試參數量日益增多，而在經濟高速發展的今天，人工成本也逐漸成為產品低成本生產的瓶頸，對測試效率的提高是各個設備廠家當前最大的追求，自動測試設備將成為通信設備制造的主要手段，因此該領域的市場需求也將保持一定的增長，據有關部門統計和預測，移動通信市場目前國際市場容量大約為40億美金，每年將以15%的速度增長；國內市場容量大約為20億人民幣，每年將以20%的速度增長。而5G通信測試儀器主要競爭廠家有RS公司、是德科技、安立等公司。目前中國電科第41研究所的產品門類與上述測試國際廠家基本相同，但是在4G中市場占有率還有一定差距。未來5G通信，我國定位是“5G引領”，并且5G通信測試核心技術是大規模MIMO測試技術、微波毫米波通信測試技術，這些技術與相控雷達測試非常接近，正好是軍工研究所的技術優勢，因此，為中國電科第41研究所在5G測試方面提供了極好的機會，超越國際測試廠家，引領5G測試。
中國電科41所5G毫米波通信測試系統
5G毫米波通信測試系統，基于2G、3G、4G、5G通信數據調制格式和解調方式，采用高性能通信矢量信號模擬器和通信矢量信號分析儀分別產生和分析5GHz的中頻矢量信號，然后經過微波部件進行上下變頻到毫米波段載波進行傳輸，上下行環回可采用天線或者有線連接。系統支持用戶想要評測的各種頻率和調制帶寬的候選波形的導入和數據抓取，在候選毫米波段載波進行傳輸驗證，支持24.5～30GHz、37G～43.5GHz、50～75 GHz、75～110GHz等各個熱點備選毫米波段，支持圖像傳輸、視頻傳輸等。
1 系統主要特點
毫米波頻率覆蓋：24.5～30GHz、37G～43.5GHz、57～64 GHz、75～110GHz等
支持圖像、視頻毫米波傳輸
GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、TD-LTE、FDD-LTE等多種標準信號發生
實時、可變的多種數字調制格式的矢量信號發生
可按用戶需求設置的數字調制格式發生功能
優異的低EVM信號發生能力
GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、TD-LTE、FDD-LTE等多種標準信號分析
多種數字調制格式多種制式的矢量信號分析
大動態、高精度的射頻信號測量能力
2 本系統功能指標
（1）測試參數
實現不同測量環境下參數的測量：
功率衰減
頻譜響應
信號質量惡化（EVM）
QAM、PSK、FSK失真特性分析
圖像傳輸功能
視頻傳輸功能
（2）系統同步
系統包括自動同步功能，具體包括：
發射系統和接收系統的時基同步：時基同步是保障系統測量準確度的必要條件，本系統采用上下變頻同本振，信源與分析共用同一時基實現，保證測量精度要求；
發射系統和接收的信號同步：信號同步是信源與信號采集分析的同步，采用外觸發方式實現，保證信號測量的精度要求。
（3）系統校準
射頻通路系統函數自動校準，讀取射頻通路系統函數數據，測試前可自動調用校準數據，保證系統測量帶寬內系統測量數據的頻域平坦度。