硬件原型化加速5G时代新兴应用实现

作为市场领导者，NI致力于走在科技前沿，突破现有挑战，以基于平台的软件方法为基础提供灵活的解决方案与技术，从而应对未来未知的需求。“5G时代即将来临，市场需要的将会是可以适应千变万化的系统需求的解决方案。仅仅依靠现有的基础架构或目前已知的标准无法打造出适应未来需求的系统。基于平台的解决方案，将会成为市场所趋。” NI资深产品营销经理Douglas Kim博士对电子工程专辑表示，“我们需要随时掌握最新科技，突破现有的障碍，并且将基于平台的解决方案搭配软件用于设计作业，进一步提供灵活有弹性的解决方案与技术，开创新的未来。同时平台化的解决方案适合从硬件原型到最终的产线测试。”

进入5G时代，对射频测试的需求也日益增加。在这一领域，NI有四个主要的技术研究方向，分别是Massive MIMO，毫米波传输，新型波形研究和MAC/PHY联合研究。“相比此前的3G、4G时代，我们看到有更多的用户和终端进入到网络中，每个用户都需要有更好的传输速率，其中一个关键技术就是Massive MIMO，通过增加基站和用户端的天线数量，来帮助更多的用户以更好的速率进行传输。其次是如何开发更多的频段去覆盖用户。” Douglas Kim 对电子工程专辑表示，“在5G中可能用到毫米波的频段，可能用26G，28G或者4G频段进行传输。高频频段是此前没有应用过的，就需要开发者进行原型化研究，包括使用什么样的调制方式、编码方式、帧结构在毫米波频段进行传输，因为我们都知道在高频频段的衰减会非常大，所以这都是我们目前来需要去研究的点。”

目前5G技术都处在不断进步中，无所不包的互联网络也更靠近人们的日常生活。在硬件原型化方面，NI在四个5G重点技术方向上都有成熟的硬件原型化平台。

Douglas Kim指出，在5G测试之前NI已经领先一步在原型化阶段和业界领先的公司（包括诺基亚、三星、英特尔等等）合作。在整个通信系统还在设计的阶段，就帮助他们进行原型化去展示相对应的新型通信技术。“我们与这些领先的射频用户合作，联合研究相对应产品，从而能非常适合于相对应的研究机构，让他们产品新的想法、新的通信点不仅仅是理论上的，而是可以真实地原型化成为产品，或者通信系统进行传输。”他表示，“我们怎么去实现这些想法和算法呢？其实非常关键的一点就是我们使用我们的软件平台LabVIEW，我们不仅为客户提供硬件，也提供软件，这个软件优势在于它非常易于上手，又有相对应的通信算法，同时支持上位机和SPC的编程。因为我们知道在原来的硬件原型化或者SDR的开发过程中，它的流程特别长，需要用不同的工具，掌握不同的技能。但如果使用LabVIEW的话，无论是上位机的编程，还是FPGA的编程，都可以使用同一套统一的软件，可以大大的减少开发难度。”

在不断追求最新技术和推出各系统平台的同时，NI在RF领域依旧保持持续发展和创新，全球各领导厂商基于NI平台，在RF领域中也实现了各类不同应用，例如航空航天、国防、院校、消费电子、半导体等前沿技术研究与科学实验等。在NI关注的四个5G方向，NI与几大全球领先的客户都有合作。“在毫米波的方向，在国外NI跟诺基亚有密切的合作。在去年的MWC上，他们也展示了我们的毫米波系统，14.5GbPS的传输速率。在MASSIVE MIMO方向我们有非常多的CASE，包括隆德大学、包括布里斯托大学等。在国内我们有东南大学、北邮,有进行相对应的合作。布里斯托大学通过我们的平台已经两次打破了频谱效率的世界纪录。毫米波我们在国内的客户有上海无线通信研究中心，因为他们之前使用我们的VST做channel sounding的平台。这是非常好的一个我们和用户合作的案例，就我们之前还是用VST做一个低频段的信号检测，他发现LabView非常好用，我们整个合作也顺利。因此他们在毫米波领域他们也继续使用我们这个平台做毫米波的研究。” Douglas Kim补充说，“刚才讲的毫米波、MIMO和新波形都是物理层领域。在密集组网这一块是针对物理层和网络层的研究，也有相对应的国内外的合作案例。”

他指出，在MASSIVE MIMO中面临着很多挑战，其中最大的两个，第一时间如果同步传输数据。“我们知道Massive MIMO在基站可能有超过100个人通信，这个数据量是非常大的，我们怎么保证这样的数据在我们的硬件单元里面都可以实时的进行传输。比如说，不仅要实时传输，而且要完全无损的传输，比如说像上海的这么大的一个城市里面如果出现了一个交通事故的话，对整个传输是非常有影响的。”他表示，“第二个关键挑战是，不止要传输，还要处理这些数据，我们怎么通过我们的FPGA去快速的将这么大量的数据进行处理，这是第二个挑战。我们跟隆德大学合作的Massive MIMO平台是世界上第一个真实的硬件原型化的平台。”

他强调，5G其实并不是一个单一的技术，它是很多技术的融合。所以NI也跟非常多的研究院所、科研机构以及设备厂商进行合作，以更好的看到5G未来的方向是怎么样的，所以会给NI更好的一个视野去做未来5G方向的产品。

例如最近的802.11ax技术，MIMO是其中非常重要的一点。“我们在跟布里斯托大学进行802.11ax的合作，合作点是我们有多个用户，多用户跟我们这个IP运输传送的时候，频率是不是同步、时间是不是同步，这是非常值得研究的点。然后另一方面MIMO其实不仅仅只是802.11ax中用，它其实是很大的概念，在我们的蜂络网片中，也是使用这个MIMO的技术，未来MASSIVE MIMO是非常重要的一个点。因为基站端有更多的天线，它可以覆盖更多的用户。我们跟布里斯托大学的合作里面是同一个基站、同时同频可以覆盖22个用户，这在世界上来说都是非常领先的。” Douglas Kim指出。

5G市场的潜力显而易见，那么在NI看来这一领域的机会如何呢？Douglas Kim表示，NI 跟很多的客户进行合作是从他们开始做5G产品时就开始的。“所以NI知道5G的硬件需求、真正算法是怎么样的，而这些IP、算法、硬件的需求等，都是可以复用到未来的5G测试市场里的。NI通过做原型化，测试也积累了很多经验以及对市场的认识和准备，因为我们是5G原型非常领先的用户，未来我们也会在5G去做更多工作。因为我们相信我们有相关的合作伙伴在做原型的时候，我们有相关的软件，以及对原型相关的硬件开发和准备。这在未来5G的预定积累是个长期的，可以说抢占了先机。”

在中国市场，NI有一个射频领先用户计划，与包括北邮、东南大学，上海无线通信研究中心等院校和研究机构合作。通过帮助用户的成功，更好的服务中国市场的变化。“因为可能中国有自己的协议，标准、算法的研究，那么NI也必须有对应的计划去应对特制化的中国的协议。所以射频领先用户计划帮助他们成功，因为我们其实并不是硬件、软件，我们是一个统一的平台，包括我们的技术支持，还有我们跟客户进行合作，这是非常重要的一点。” Douglas Kim强调，“我们相信，NI将持续掌握最重要的市场趋势，同时加以运用，如此才能根据客户的需求，引领趋势走向。NI所提供的开放式的平台，在未来将持续帮助工程师与科学家加速新兴应用的实现。”

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