因此,在日前於美國德州奧斯汀舉行的NIWeek 2016上,5G仍是重要的討論議題,從一場場的專題演說、座談會、展覽現場到技術專題,幾乎都圍繞著與5G有關的頻譜效率與標準化——包括如何透過原型製作促進5G研究,以及Massive MIMO等商用技術能否實現5G願景等話題。

「5G並非單獨存在,它是實現連網世界的根本技術。」國家儀器(NI)產品行銷副總裁Mike Santori在一場名為「讓5G成為現實」(Making 5G A Reality)的座談會中強調,「5G的成功與物聯網(IoT)密不可分。而實現下一代行動網路標準的必要過程包括了大規模的平台擴展、大規模機器類通訊,以及超高可靠型機器類通訊(M2M)。」

此外,5G並不只是為智慧裝置提供更快的資料速率。NI RF與通訊資深產品行銷經理James Kimery在專題演說中表示,「事實上,定義5G的3GPP標準組織已經為5G勾勒出一些關鍵的性能指標,包括可實現低至1ms的最低延遲、連接數百萬裝置以及推動物聯網(IoT)的高容量、10Gbps以上的峰值資料速率以及實現VR/AR的串流速率。」

20160906 NI NT31P1 根據3GPP,5G由於具備高性能、低延遲與高容量,以及可為行動裝置驅動VR/AR應用的處理能力,正成為下一代無線通訊技術首選

然而,要實現5G的未來並不容易。儘管5G行動通訊技術已在如火如荼地進展中,但業界仍面臨著標準尚未到位、頻譜利用仍缺乏全球共識等諸多問題。此外,目前在5G研究還存在著原型製作的挑戰,NI全球業務與行銷執行副總裁Eric Starkloff在受訪時指出,「以往的研究完全採用軟體進行,無法進行真實世界的驗證或準確的演算法預測,特別是像大規模多重輸入多重輸出(Massive MIMO)、毫米波(mmW)等複雜的系統——而這些都是實現5G的重要基礎。」

為了克服5G帶來的系統與技術挑戰,Kimery指出,NI目前正攜手生態系統中的合作夥伴,「透過為研究打造原型以及驗證在真實世界環境的表現,加速證實研究的可行性。而這就是軟體定義無線電(SDR)得以發揮作用之處。」

針對SDR,NI旗下子公司Ettus Research創辦人兼總裁Matt Ettus談到了目前提議的5G頻譜技術——Massive MIMO。透過使用基於SDR的架構打造Massive MIMO原型驗證平台,將有助於無線通訊研究儘快掌握頻譜效率對於真實5G系統的影響。

例如,英國布里斯托大學(University of Bristol)與隆德大學(Lund University)在最近的一項合作研究採用NI MIMO Application Framework平台,證實了Massive MIMO可實現5G願景的能力。

20160906 NI NT31P2 Massive MIMO技術透過空間域的途徑,在基地台採用大量天線並進行同步處理,大幅提高了頻譜效益與能源效率

隆德大學教授Ove Edfors解釋,「Massive MIMO開啟了無線通訊的新方向——當傳統系統使用時域或頻域為不同用戶之間實現資源共享時,Massive MIMO則導入了空間域(spatial domain)的途徑,其方式是在基地台採用大量的天線以及為其進行同步處理,如此則可同時在頻譜效益與能源效率方面取得幾十倍的增益。」他並強調,結合NI USRP與PXI系統所實現的分佈式時脈同步化,對於Massive MIMO來說更是至關重要。

在布里斯托大學和隆德大學共同進行的研究中,跨國的研究團隊採用一款128組天線的測試平台,在單個20MHz無線通道上同時為22名用戶提供即時的服務。這項研究的結果超越了先前的所有頻譜效率紀錄——達到145.6bits/s/Hz (LTE約可實現14-16 bits/s/Hz的頻譜效率)以及1.59Gbps的聚合資料速率。

20160906 NI NT31P3 研究人員在英國布里斯托大學的電波暗室中測試128支天線陣列

英國布里斯托大學工程學院院長Andrew Nix強調,「藉由在頻譜效率方面創下的紀錄——5G可提供較4G更高20倍的頻譜效率,以及在相同的頻譜下提供較LTE網路更高20倍的資料傳輸量,證明massive MIMO可作為5G的備選技術。」

接下來,研究人員將透過NI的的平台展開更多展開Massive MIMO的真實世界測試。布里斯托大學將在該市內部署Massive MIMO測試平台並連接至光纖網路,期望藉進行更多測試進一步證實這項技術實現5G願景的能力。