通过3G、4G的不断突破，在5G研究上，中国的整体实力大大增强。日前，记者在上海举办的第三届中国信息通信测试技术大会上，见到了业界第一个正式推出的MIMO并行信道采集与信道仿真平台（目前实现八通道），借助这个平台，业界能够对5G关键技术MIMO的认识提升到新的水平。带着对MIMO并行信道采集平台研发难度、作用和目的以及下一步利用计划的好奇，记者专访了研制这一平台的上海无线通信研究中心主任杨旸。

为何做并行八通道信道平台

业界对多通道技术（MIMO）已经形成基本共识，与以前大规模应用的单通道、双通道相比，8通道以上的MIMO技术对提高频谱利用率有非常明显的效果，将是5G规模应用的关键技术。

业界也在纷纷推出相关设备，例如中兴已经推出64天线的MIMO设备，并积极推动这种MIMO设备进入中国移动的4G 网络；中国移动总裁李跃也在6月底的世界移动大会·上海展上表示，要在4G网络中加快引入像3D-MIMO这样的5G技术；今年4月份，大唐电信推出的256天线阵列设备，将MIMO技术推向新的高度。但与此同时，MIMO的信道模型建立都是通过单通道的仿真模拟出来的，多通道并行时真实的信道情况，还没有实测过。

信道是无线通信的基础，对信道的理解越深，所做的编码、调制的效率就越高，会越逼近香农定理的理论线，而多通道的通信制式使信道变得十分复杂。杨旸说，5G研究中规定了许多新的场景，包括高速移动的高铁、地铁，大型体育场馆以及人流密集的集会场所等，这些场景复杂、具备挑战性，需要用MIMO支撑可靠的通信，而对多通道信道的理解如果只是通过理论推导而没有实测数据，是无法走向真正商用的，因为终端或者基站设备要在实验中进行验证，实测验证之后，我们对多通道通信信道的理解将提升到新的高度，也才能有信心推到商用中。平台搭建中遇到四个挑战为什么这个并行八通道的信道测试平台前后经历了两年时间才推出？杨旸告诉记者，该平台是通过将8个单通道集成后实现的，在这两年中，他们主要解决了四个挑战。

一是多通道校准的挑战。与单通道不同，如何保持多通道中每个通道的一致性是业界碰到的共同难题。哪怕是同一家公司生产出来的产品，八个通道之间由于硬件的微小差异，常常导致不同信道的差别，只有将硬件差别产生的信道区别提前剔除，得到的数据才会是空间信道的数据，所以多通道的校准是第一个挑战。

二是8通道接收、发射两端同步的挑战。测试中要保证所有的信号要同时发出，在接收端是同时收到。因为天线之间的距离是厘米级的，信号传到的时间差在100皮秒以内。所以只有同步精度低于100皮秒，才能区分出同样一个信号到达不同天线的时间，同步精度要求非常高。我们利用高精度的铷钟时钟系统加上自己的同步算法，把精度做到了30皮秒。杨旸说，一般在光通信里需要做到皮秒，在无线通信里只要做到毫秒级就可以了。三是测试数据存储的挑战。8通道有8个发射端和8个接收端，每个发射端对8个接收端，形成矩阵式的收发，实测中会产生64路数据。因此64路数据的同时存储和运算量非常大。我们采用了计算机的一个ZERO COPY的技术，就是零拷贝技术，节约了存储时间，数据能够实时地不经过压缩地现场存储，这个数据流盘技术保证现场测出来的数据能够真实完整地保存。杨旸认为这很重要，把数据完整地保存下来，这就像拍一张高精度的照片一样，照片的精度越高，能够看清的环境细节越多，我们对信道的理解就会越深。四是矩阵运算的挑战。因为从单通道的1×1变成8通道的8×8，矩阵数据使运算量大幅飚升，所以需要一个并行的后处理软件。我们与同济大学尹学峰老师共同开发，把SAGE算法拓展到并行，从原来针对一路，拓展到针对8路，这样才能把信道之间的相关性，以及矩阵中隐含的相关信息提取出来，这比原来单通道测试复杂，也比原来对多通道系统的理解更深刻。杨旸认为，就是因为对细节的把握和分析更准确，业界可以把多通道的这些优势利用起来，做得更准确。

完成多场景测试 开放共享数据

目前设备商MIMO产品原型已经纷纷推出，但在信道建模上一直存在瓶颈，每个厂家也用不同的方法验证自己的技术，但还没有人把产品放在真正的环境下做充分验证。杨旸告诉记者，他计划将测量的数据向研究界开放，一方面是回馈整个研究界的支持，二是希望他们对这些数据有更多要求和反馈，以便更多地为他们服务。因为只有对数据有更多的要求，数据才越有价值。而且现在只是有了不同场景的测量数据，但在信道建模以及信道对各种设备和终端的影响研究上，还要借助国内更有优势的企业一起推进。

非常好的事情是已经有产品原型，接下来要进入痛苦的验证、迭代和修正的过程，我们这个平台可以把原来企业需要费时费力在不同场景下做测试，再到实验室修改的流程简化了。杨旸说，因为我们会把已经测好的各种场景的数据搬回到你的实验室，使企业的迭代和验证更加有效率，而那种在测试中发现问题再撤回设备的代价是非常高的，测试在产业成熟的过程中发挥重要作用，谁把问题解决在售前，谁今后的麻烦就越小，对产业的贡献越大。据介绍，目前规划做10类场景的测试，未来会向20多类场景的测试，包括商场、机场、大型体育场馆、开放式的大的广场和沙滩，还有高铁在时速200公里到300公里高速移动中的信道。还将进一步测天气变化对信道的影响，比如说雨天、晴天等。这些数据可以让科研人员足不出户，就可以把户外的各种数据拿到，相当于已经做了外场测试，实现室外测试室内化。我们把室外测试的真实场景搬回到实验室中，可以回放数据，这与你拿着设备和终端在现场走一遍基本是一样的。杨旸说，如果在路测中发现一个错误，研究人员可以不断地回放来研究这个错误的核心原因。推动向高频和更多通道发展MIMO并行信道采集与信道仿真平台现在用的频段在6GHz以下，也是我国5G技术研究测试当前的主力频段，杨旸表示希望能够把这个平台测试的数据和模型推进到5G技术研究测试中。

未来这个平台还会向更多通道和更高频段拓展。杨旸告诉记者，下一步我们希望把8通道测试拓展到64通道，但目前工作还在做，也没有成熟的方案。现在的当务之急是要让业界利用起来测试所得的数据，对这些数据做分析，使之前所做的工作得到业界认可。然后再分析这些信道的数据是否足够充分去了解多信道。也许64路和8路没有太大差别，因为分辨的精细度已经达到一定程度了，再分辨也没有新的秘密发现，但这也与场景有关，下一步是想把我们的能力提升之后再做对比。杨旸说。

杨旸表示，下一步我们也想在频段上向上扩展，达到28G甚至70多G，最终做到100G以内都能覆盖。目前8通道的平台已经搭好，高频扩展主要是在软件、时间精度和数据存储上做能力的提升。我们在向这个方向努力，但再往下做，就需要业界同仁们来给我们出主意，帮助我们提升平台能力。抱着一个学者的心态，杨旸对业界发出这样的邀请。