最近多數的5G議題，都圍繞在毫米波的技術進展上。而毫米波的發展，直接牽涉到的，就是測試這個層級。針對毫米波的測試，包括是德科技、安立知與羅德史瓦茲等，都是過去發展毫米波技術的傳統大廠，因此5G議題一旦跟毫米波沾上了邊，這些大廠也都已經準備好，要大顯身手一番。

至於Massive MIMO，目前許多相關廠商都很有興趣，許多晶片商更是積極跨足到這一塊領域。國家儀器技術行銷經理潘建安指出，觀察目前的儀器大廠，NI是少數同時對於Massive MIMO與毫米波都有技術能力與解決方案的廠商。

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標準未底定 測試廠各擅勝場

要跨進Massive MIMO這一塊領域，確實有些門檻存在，觀察傳統儀器大廠，都是以發展昂貴大型的桌上型測試儀器為主力。只不過，Massive MIMO在驗證過程中，需要建立許多通道，這會使得整體儀器堆疊起來的空間與成本大增，導致採用這些解決方案的競爭力大為削弱。也因此，面對5G，傳統儀器設備的測試大廠，都會特別將發展重心，專注於他們最擅長的毫米波領域，也就是Channel Sounding。

事實上，Channel Sounding的主要用途，正是針對通道的特性進行量測，來找出在不同國家、不同地區、不同城市的最適合使用頻段。目前Channel Sounding的測試，以是德科技在這個領域著力最深。

潘建安認為，要發展毫米波，關鍵就在於毫米波的電路以及元件。而要做毫米波元件，就不能缺少測試，這毫米波的元件測試，就需要使用到諸如網路分析儀這樣的儀器。

但觀察這一兩年5G的發展狀況，其實連毫米波的元件，都還不至於達到發酵的階段。也就是說，由於標準尚未確定要在哪一個頻段，因此相關廠商就不會大量投入在元件的最佳化工程上。

毫米波原件測試的量，一定是得等到5G標準制訂確定了之後，才能走向大量商用化，廠商也才會進行元件測試的最佳化。而現階段，5G標準尚未底定，主要的儀器需求，則都會集中在毫米波系統設計階段的測試上。

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邁向系統實做

潘建安也提到，觀察目前全球的5G發展現況，可以看到一個最重要的趨勢，就是系統實做。過去在3G、4G時代，經常都是透過模擬的方式來進行。只要透過一套演算法、一個通訊架構，然後跑模擬，做出了圖表，就可以送去協會進行討論。

只不過，現在的國際氛圍，已經逐漸迫使相關廠商，如果想要跨入5G這個市場，就必須要透過系統實做，並進行驗證。目前國際間的5G發展趨勢，已經走向系統實做的階段。而從過去3G、4G時代大家習以為常的模擬方式，到了5G時代卻必須被迫進行系統層級的實做，這也成為了5G最大的門檻。

也的確，目前許多開始投入5G系統開發的廠商紛紛認為，5G帶給台灣最大的挑戰，就在於如何把過去以理論及模擬為主的研究方法，導向為以實做，並進行系統層級驗證的結果為主流。

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系統層級的測試挑戰

Alifecom總經理陳達慶說，5G的問題，很多都已經不是停留在實體層了，而是已經延伸到網路層、軟體層與應用層去發展與控管，以及進行不同的切換。這樣的狀況，使得系統的整合更為重要，因為這些設備將不再只是硬體層面，從IC公司到系統公司，都會某種程度上轉變成為軟體與服務型態的公司，這將是很明顯的趨勢。

因為，做硬體已經幾乎沒有利潤了，整個都需要轉型。而且，連整個系統都需要這樣的轉型思維。當然，複雜的系統整合問題，會使相容性比起過去更來得嚴謹，這將使得測試工作也變得更為重要。

5G最大的挑戰，就在於如何把過去以理論及模擬為主的研究方法，導向為以實做，並進行系統層級驗證的結果為主流。

陳達慶說，放眼5G，對於測試廠商來講，也可視為是能發揮所長的領域。因為5G要的，不只是通訊，也不只是硬體，而是越來越大比重的系統層級考量。5G其實是以服務為導向，來對網路的架構與系統做出最好的定義，並使無線通訊的應用更有效率。或許可以這麼說，從3G到4G，只是通訊速度變快。但從4G到5G，則變成系統層面的挑戰了。

目前市場預期，能在2020的東京奧運會，就推出5G的系統來進行實地測試。Alifecom技術行銷處長高淑華認為，5G的發展，會分成高速與低速兩種不同的需求與設計方向，但都是實現在同一個網路架構之下，去滿足這些不同的服務模式。

打造符合需求的儀器

所以，5G需要更快的速度、更好的系統能量、要大的聯網數量、更高的反應速度，來因應不同的應用需求。在兼顧更穩定、更節能，還要能把目前人們所能想到的各種應用服務都整合進來。看起來，5G真的還有很長的一段路得走。

目前5G的技術發展，將會從4G LTE延伸而來。目前許多量測大廠，紛紛與國際大廠接軌，就是希望能在這麼大的5G框架之下，打造出真正符合客戶需求的儀器，而非將所有測試功能都一股腦兒提供給客戶。畢竟在實際測試中，很多功能是使用不到的，但這些多餘的功能，卻都必須一併負擔其成本，十分不划算。

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【快速完成5G建構】

NI的LabVIEW平台，可以快速幫助客戶完成5G系統的建構。此外，包含軟硬體成本都更為合理，這也使得目前全球許多Massive MIMO與毫米波的研發，都是採用NI的解決方案來打造系統。

相較於其他廠商的5G發展，NI是在前期便開始與5G的客戶合作，並完成參考架構。這時候，有興趣的客戶，就可以購買這樣一套NI與通訊大廠共同開發的系統。例如NI與Nokia合作的整套系統軟硬體與程式碼，就受到很多客戶的青睞。既使缺乏相關經驗，也可以站在巨人的肩膀上，奮力一躍，達到事半功倍的效果。

也就是說，客戶不需要從頭設計5G系統，而是可以透過既有的架構，只需進行小幅的修改，例如加入客戶所需的演算法，就能快速驗證系統的最終成效，而不是從零開始摸索，如此將可節省下不少寶貴的開發時間與成本。

NI對於5G的發展，將更著重於與國際知名通訊大廠的前期合作，並讓這些合作的成果，成為一個商品化的軟硬體參考架構。

NI認為，其他儀器大廠的儀器架構，儘管對於Channel Sounding駕輕就熟，卻難進行即時的驗證。NI的解決方案，則是同時對於Channel Sounding與即時驗證，都可輕鬆搞定。

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【提供5G彈性測試平台與完整解決方案】

新一代5G可能由密集且高度整合的小細胞（small cells）網路組成，並利用數種不同的空中介面，在微波和毫米波頻段中傳輸，以支援高達10 Gbps的峰值資料速率，和不到1 ms的往返延遲。這個組合式網路也許能支援各類的情境，包含簡單的機器對機器（M2M）裝置，或是沉浸式虛擬實境串流。5G技術預料將帶來美好的終端使用者體驗，但同時也讓5G系統開發工程師面臨許多有趣的挑戰。

是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪指出，從技術預測跳躍到實際部署，必須從創造、產生、和分析原型信號開始。目前業界還沒有發表5G標準，因此也尚未定義實體層波形。雖然業界對於5G波形仍無共識，但是多載波濾波（FBMC）、通用濾波多載波（UFMC）以及正交分頻多工（OFDM）波形都在候選名單中。

其他可能的選項還包括sub-6 GHz頻率的波形，以及在微波和毫米波（mmWave）頻段的波形，其頻寬可能高達2 GHz。目前仍在研究中的各種波形、頻率及頻寬，為5G信號的產生與分析，帶來各式各樣新的測試挑戰。

郭丁豪認為，克服這些挑戰的關鍵在於，進行5G研究及先期測試時的靈活性。在評估初期概念和新的候選5G波形時，工程師必須具備執行假設（What-If）分析的能力。少了這項能力，將導致選擇錯誤路徑、或是直到開發後期才發現問題的風險升高，而開發後期的任何變更，都將耗費更多的代價與時間。

因此信號產生與分析工具的靈活性顯得特別重要，因為它們讓工程師能在出現更強大的5G候選波形時，迅速改變研發方向。工程師也需要能夠靈活地使用大範圍的調變頻寬（從幾MHz到數個GHz），以及從RF到微波、甚至是毫米波的頻段。

若考慮在sub-6GHz增加傳輸資料量，除了使用新的波型技術，如何有效分配頻譜，以及解決干擾問題將是最重要課題。

若使用微波或毫米波，干擾與頻譜分配問題相對較少，但為了制訂新的無線介面標準，研究人員首先必須能夠評估射頻通道的特性，才能瞭解射頻信號透過通道傳遞的方式。研究人員目前使用通道探測技術來收集CIR（通道脈衝響應）資料，如此便可利用通道參數估算演算法來萃取通道參數，接著可將萃取到的資料用於新通道模型的建構。

重要技術挑戰包括：

‧ 以大於500 MHz頻寬及多通道支援，在毫米波頻率下進行信號產生及分析

‧ 資料擷取及儲存

‧ 通道參數估算

‧ 校驗及同步化

是德科技（Keysight）可提供以下解決方案，來解決5G所面臨的挑戰。

a. 通道探測參考解決方案：搭配多通道系統，並使用內建FPGA數位收集器，解決頻寬與資料擷取與儲存問題，再搭配SystemVue軟體運算通道探測所需參數。

b. 彈性化5G測試平台：特別適用在產品的先期開發，很彈性按所需頻率或解調頻寬，去擴增設備。而這些設備也都能各自拆開去開發子系統。

c. 完整的5G解決方案：是德提供從模擬到到5G原型開發，到通道探測，在到產品開發所需儀器。

d. 最新的UXM可選擇到內建1GHz解調頻寬，並頻率高達50GHz。最新多點觸控讓測試更簡便。第一台單機可支援大解調頻寬與高頻率的頻譜。

e. PXI或AXIe模組化設備滿足若需多通道測試之需求。

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【毫米波頻段將扮演重要角色】

羅德史瓦茲應用支援經理陳飛宇指出，5G相關之技術層面非常廣泛，從發展趨勢來看，5G不論是頻寬或是傳輸速率都將面臨需求大幅增加的問題，在頻譜資源有限的情況下，一般預期毫米波頻段將會在5G發展中扮演重要的角色。

除此之外，通道量測、多天線MIMO技術、波束成形和IoT及其他衍生應用如車聯網、智慧城市等，都將是伴隨5G發展而來的趨勢。

陳飛宇說，R&S旗下具備多種5G解決方案，以通道量測為例，使用R&S SMW200A向量訊號產生器搭配FSW85訊號及頻譜分析儀，不須外部混頻器即可分析頻率達85GHz的訊號，足以涵蓋5G毫米波頻段需求。

在物聯網相關應用方面，R&S也針對不同產業需求提供豐富的測試解決方案，如R&S CMW500無線寬頻測試儀即提供多樣化的測試功能，並可支援多種無線技術如LTE、WLAN、及Bluetooth等的全新量測應用；透過最新的高階調變模式功能（256 QAM和64 QAM），能有效提升諸如LTE及LTE-A的資料速率。