方案設(shè)計目標(biāo)

移動通信自20世紀(jì)80年代誕生以來，經(jīng)過三十多年的爆發(fā)式增長，已成為連接人類社會的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)。移動通信的發(fā)展不僅深刻改變了人們的生活方式，而且已成為推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升社會信息化水平的重要引擎。隨著4G進(jìn)入規(guī)模商用階段，面向2020年及未來的第五代移動通信（5G）已成為研發(fā)熱點。

5G將改變?nèi)藗兊纳罘绞?，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）人類從音頻世界向視頻世界跨越，感受“光纖般”視頻傳輸速度，“零”時延的使用體驗，讓人隨時可以身臨其境各種場合；

2）3D高清視頻，讓人在家就能體驗新的立體化感受；

3）高鐵飛機(jī)，不再是通信的障礙，隨時隨地通信體驗不變，實現(xiàn)信息隨心至；

4）智能安全監(jiān)控，實現(xiàn)人與物通信，滿足萬物觸手及。

5G目標(biāo)就是“信息隨心至，萬物觸手及”，作為面向2020年以及以后的移動通信系統(tǒng)，將深入社會的各個領(lǐng)域，作為基礎(chǔ)設(shè)施為未來社會的各個領(lǐng)域提供的服務(wù)。超高速率、超低時延、超高移動性、*連接能力、超高流量密度等6大特性，像美麗的6個花瓣，絢麗多彩，支撐我們美好未來。

根據(jù)“5G之花”超高速率、超低時延、超高移動性、*連接能力、超高流量密度6大特性，以及考慮“超、極、多、全、新”5大通信測試的難點，設(shè)計5G通信及測試演示系統(tǒng)。整個系統(tǒng)重點體現(xiàn)5G兩個高速，高速速率和高速移動，結(jié)合5G物聯(lián)應(yīng)用和未來產(chǎn)業(yè)測試痛點，設(shè)計5G展示6大通信及測試演示場景，讓參觀者感受到5G將給我們生活帶來哪些變化，具體場景展示如下：

圖1 5G通信關(guān)鍵指標(biāo)

圖2 5G與4G性能對比表

1）“5G 3D高清視頻傳輸場景”

展示點：

*速：本系統(tǒng)展示體驗速率1Gbps

5G指標(biāo)：體驗速率：0.1-1Gbps

4G指標(biāo)：體驗速率：10Mbps

特點：*速，通過5G 3D高清視頻展示，讓人感知5G給人們生活帶來虛擬現(xiàn)實切身體驗，通過5G空口實時監(jiān)測系統(tǒng)展示5G高速傳輸速率和動態(tài)信令變化。

2）“多用戶視頻監(jiān)控場景”

展示點：

峰值速率：本系統(tǒng)展示峰值速率9Gbps

5G指標(biāo)：峰值速率10Gbps

4G指標(biāo)：峰值速率1Gbps

特點：多用戶，多用戶視頻高速實時監(jiān)控，展顯峰值速率9Gbps多用戶上行傳輸，同時通過5G空口實時監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行多用戶業(yè)務(wù)跟蹤展示5G系統(tǒng)多用戶高速峰值速率傳輸能力。

3）“高鐵通信模擬及解析場景”

展示點：

高移動性：本系統(tǒng)高鐵移動速率500km/h

5G指標(biāo)：移動速率：500km/h

4G指標(biāo)：移動速率：100km/h；

特點：高速移動，展示不同移動特性下，5G通信參數(shù)與通信質(zhì)量的變化，通過500公里每小時高鐵環(huán)境設(shè)置，展示5G應(yīng)對高速移動能力；通過高性能實時分析儀器設(shè)備動態(tài)展示不同高速場景帶來信號解析參數(shù)變化。

4）“5G毫米波傳輸及分布式電磁環(huán)境監(jiān)測場景”

展示點：

高頻段：本系統(tǒng)展示毫米波通信66GHz，帶寬：1GHz

5G指標(biāo)：毫米波頻段6-100GHz，帶寬500MHz、1GHz、2GHz

4G指標(biāo)：頻段：6GHz以下，帶寬：100MHz

特點1： 毫米波、大帶寬，通過定制化5G毫米波基站和毫米波終端模擬器進(jìn)行視頻傳輸展示，展現(xiàn)我所毫米波設(shè)計和測試能力。

特點2： 通過分布式電磁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)展示，展現(xiàn)我所具有高復(fù)雜電磁環(huán)境的精細(xì)、實時、平臺式的監(jiān)測能力。

5）“5G物聯(lián)智能家居安全監(jiān)控演示場景”

展示點：

低功耗大連接：本系統(tǒng)展示連接數(shù)密度100萬個/km2

5G指標(biāo)：連接數(shù)密度100萬個/km2

4G指標(biāo)：連接數(shù)密度10萬個/km2；

特點： 萬物互聯(lián)，通過燃?xì)庑孤┍O(jiān)控、火災(zāi)探測、防盜監(jiān)控、視頻監(jiān)控等進(jìn)行全套智能家居系統(tǒng)設(shè)計，依靠定制化基站無線傳輸報警信息至用戶終端，展現(xiàn)5G物聯(lián)強(qiáng)大應(yīng)用。

5G通信及測試演示系統(tǒng)

5G 3D高清視頻傳輸演示場景

1）展示點

*速：本系統(tǒng)展示體驗速率1Gbps

5G指標(biāo)：體驗速率：0.1-1Gbps

4G指標(biāo)：體驗速率：10Mbps

2）系統(tǒng)框圖及展示效果圖

3D高清視頻傳輸演示方案框圖

3D高清視頻傳輸演示效果圖

3）CETC開發(fā)的主要設(shè)備

• ATCA（高級通信計算平臺）：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司開發(fā)5G高速物理層軟件、多塊多核DSP芯片開發(fā)的硬件板卡，實現(xiàn)5G高速物理層功能，滿足1Gbps體驗速率。

• 5G空口監(jiān)測儀：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司開發(fā)5G空口監(jiān)測儀，采用高性能寬帶射頻接收、大動態(tài)范圍全數(shù)字中頻處理、高速實時的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧分析等多項核心技術(shù)，滿足5G上行/下行實時接收分析處理需求，滿足1Gbps體驗速率用戶業(yè)務(wù)和信令展示。

• 天線：輔助設(shè)備， 中電科儀器儀表公司開發(fā)5G天線、基于有源陣列天線，采用有源相控陣天線設(shè)計技術(shù)，滿足實時傳輸大量數(shù)據(jù)需求，實現(xiàn)5G通信信號大帶寬傳輸功能，滿足1Gbps體驗速率。

4）展示空間和系統(tǒng)功耗

展示空間：長×寬×高:6.0m×1.0m ×2.5m

系統(tǒng)功耗：6kW

5G多用戶視頻監(jiān)控演示場景

1）展示點

峰值速率：本系統(tǒng)展示峰值速率9Gbps

5G指標(biāo)：峰值速率10Gbps

4G指標(biāo)：峰值速率1Gbps

2）系統(tǒng)框圖及展示效果圖

5G多用戶視頻監(jiān)控傳輸演示方案框圖

5G多用戶視頻監(jiān)控傳輸效果對比演示效果圖

3）CETC開發(fā)的主要設(shè)備

• 5G網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件：核心設(shè)備，海康威視開發(fā)5G視頻監(jiān)控軟件，采用多數(shù)據(jù)流分割下的不同通道并行預(yù)覽與回放技術(shù)，實現(xiàn)32路720P格式高清視頻同步回放功能，通過5G高速網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)移動高清多路視頻大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)處理，實現(xiàn)多用戶無線海量數(shù)據(jù)并行監(jiān)控處理需求。

• 5G空口監(jiān)測儀：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司5G空口監(jiān)測儀，采用高性能寬帶射頻接收、大動態(tài)范圍全數(shù)字中頻處理、高速實時的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧分析等多項核心技術(shù)，滿足5G上行/下行實時接收分析處理需求，滿足1Gbps體驗速率用戶業(yè)務(wù)和信令展示。

• 5G無線視頻采集設(shè)備：核心設(shè)備，開發(fā)高清監(jiān)控攝像設(shè)備和CPE（5G無線傳輸設(shè)備）組成5G無線視頻采集設(shè)備，基于高速采集和硬件無損高壓縮率算法的并行采集設(shè)備模塊，實現(xiàn)5G海量高分辨率視頻的前端采集功能，滿足多用戶并行高速率傳輸用戶展示。

• ATCA（高級通信計算平臺）：核心設(shè)備， 中電科儀器儀表公司開發(fā)5G高速物理層軟件、多塊多核DSP芯片開發(fā)的硬件板卡，實現(xiàn)5G高速物理層功能，滿足1Gbps體驗速率。

• 天線：輔助設(shè)備，開發(fā)5G天線、有源陣列天線，采用有源相控陣天線設(shè)計技術(shù)，滿足實時傳輸大量數(shù)據(jù)需求，實現(xiàn)5G通信信號大帶寬傳輸功能，滿足1Gbps體驗速率。

4）展示空間和系統(tǒng)功耗

展示空間：長×寬×高:7.0m×1.0m ×2.5m

系統(tǒng)功耗：9kW

5G高鐵通信模擬及解析演示場景

1）展示點

高移動性：本系統(tǒng)展示終端快速移動時的信號高質(zhì)量傳輸

移動速率：500km/h

5G指標(biāo)：移動速率：500km/h；

4G指標(biāo)：移動速率：100km/h；

2）系統(tǒng)框圖及展示效果圖

5G高鐵通信模擬及解析系統(tǒng)框圖

5G高鐵通信模擬及解析演示效果圖

3）CETC開發(fā)的主要設(shè)備

• 高性能復(fù)雜信號解調(diào)分析儀表：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司開發(fā)高性能復(fù)雜信號解調(diào)分析儀表，采用5G無線網(wǎng)絡(luò)信令與時、頻、碼多域信號聯(lián)合處理技術(shù)，實現(xiàn)高鐵500公里每小時高速移動場景下5G基站信號接收和解析，實現(xiàn)5G高鐵高速移動通信的處理需求。

• 5G基站模擬器：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司開發(fā)5G基站模擬器，采用樣值符號同步提取技術(shù)，解決5G通信數(shù)字重采樣過程中信號模擬失真難題，支持5G基站標(biāo)準(zhǔn)模擬，實現(xiàn)5G新波形新多址基站信號模擬功能，滿足500km/h高移動性展示需求。

4）展示空間和系統(tǒng)功耗

展示空間：長×寬×高:3.0m×1.0m ×2.5m

系統(tǒng)功耗：1.6kW

5G毫米波傳輸及分布式電磁環(huán)境監(jiān)測演示場景

1）展示點

高頻段：本系統(tǒng)展示毫米波大帶寬通信

毫米波頻段：66GHz，帶寬：1GHz

5G指標(biāo)：毫米波頻段：6-100GHz，帶寬：500MHz、1GHz、2GHz

4G指標(biāo)：頻段：6GHz以下，帶寬：100MHz

2）系統(tǒng)框圖及展示效果圖

5G毫米波傳輸及分布式電磁環(huán)境監(jiān)測演示方案框圖

5G毫米波傳輸及分布式電磁環(huán)境監(jiān)測演示效果圖

3）CETC開發(fā)的主要設(shè)備

• 毫米波寬帶接收機(jī)：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司開發(fā)毫米波寬帶接收機(jī)，采用大帶寬、低群時延、低噪聲毫米波上下變頻設(shè)計技術(shù)，降低信號傳輸性能失真，實現(xiàn)毫米波高頻段5G大帶寬信號傳輸抓取和解析，實現(xiàn)5G毫米波高頻段通信的處理需求。

• 5G毫米波器部件：核心模塊，中電科儀器儀表公司開發(fā)5G毫米波器部件，微波毫米波半導(dǎo)體器件、微波毫米波模擬集成電路和超高速數(shù)字集成電路，實現(xiàn)高頻率、大寬帶和高可靠等功能，滿足5G毫米波高頻段通信設(shè)備設(shè)計需求。

• 5G基站模擬器：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司開發(fā)5G基站模擬器，采用樣值符號同步提取技術(shù)，解決5G通信數(shù)字重采樣過程中的信號模擬失真難題，支持5G基站標(biāo)準(zhǔn)模擬，實現(xiàn)5G新波形新多址基站信號模擬功能，滿足500km/h高移動性展示需求。

• 毫米波天線：輔助設(shè)備， 中電科儀器儀表公司開發(fā)毫米波天線，采用毫米波有源相控陣天線設(shè)計技術(shù)，滿足實時傳輸大量數(shù)據(jù)需求，實現(xiàn)5G毫米波大帶寬傳輸功能。

4）展示空間和系統(tǒng)功耗

展示空間：長×寬×高:3.0m×1.0m ×2.5m

系統(tǒng)功耗：1kW

5G物聯(lián)智能家居安全監(jiān)控演示場景

1）展示點

低功耗大連接：本系統(tǒng)展示連接數(shù)密度100萬個/km2

5G指標(biāo)：100萬個/km2；

4G指標(biāo)：10萬個/km2；

2）系統(tǒng)框圖及展示效果圖

5G物聯(lián)智能家居安全監(jiān)控演示方案框圖

5G物聯(lián)智能家居安全監(jiān)控示意圖

3）CETC開發(fā)的主要設(shè)備

• 物聯(lián)探測設(shè)備：核心設(shè)備，中電科儀器儀表公司開發(fā)5G物聯(lián)探測設(shè)備，采用分布感知技術(shù)、超低功耗傳感技術(shù)、智能煙霧檢測技術(shù)，完成各種傳感信號的實時采集，展現(xiàn)多種信號智能感知能力，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務(wù)等關(guān)鍵需求。

• 智能物聯(lián)信息處理軟件：核心軟件，中電科儀器儀表公司開發(fā)智能物聯(lián)信息處理軟件，采用邊緣計算技術(shù)，在數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用能力，滿足行業(yè)數(shù)字化在數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能等關(guān)鍵需求。

4）展示空間和系統(tǒng)功耗

展示空間：長×寬×高:1.5m×1.0m ×2m

系統(tǒng)功耗：0.2kW