MathWorks如何助力设计工程师解决七大5G开发难题

据悉，相关国际标准组织将于2018年正式公布首个版本的5G标准。在此之前，中国移动、华为、爱立信、诺基亚等多家国内外企业均表示，相关国际标准组织正在推进统一的5G标准的编制工作，预计首个版本的5G标准将在2018年完成并推出，为5G网络正式商用，以及后续各类信息服务应用奠定基础。在5G标准的产业链中，谁能够在技术上拥有更多的优势，谁就能获得更多的发展机会。

“与4G标准相比，5G在性能方面有很多特殊的要求，也给开发者带来了许多挑战，而我们的工作就是推出开发工具帮助开发者克服这些困难。”MathWorks全球产品市场经理赵志宏先生在最近举行的一次媒体专访活动中表示。

MathWorks全球产品市场经理赵志宏先生

新技术新挑战

5G作为未来10年通信系统的基础框架。面临高速度（20Gbps以上），低延时（10ms），万物接入的挑战，同时，5G的研发企业同时需要面临系统复杂、研发周期短等严苛的挑战。

“5G标准性能要求的提出，给工程师的开发带来了很多挑战，同时对工程师的要求也会越来越高。”而赵志宏先生则认为，这些挑战需要更加先进的工具来降低设计实现的难度和风险。

具体来看，开发方面的挑战主要集中在几个方面，首先，在5G的设计上，要求设计工程师需要在现有的基础上掌握更多领域的技术。“我们遇到的问题是，基带工程师不仅仅要处理基带的问题，射频工程师也不仅仅要处理射频的问题，他们会出现技术方面的交叉。这就要求设计工程师能够处理跨领域方面的问题。”

其次，在2G、3G、4G时代，通信技术存在多个制式标准，技术水平不一，全球通信漫游，仍存在一定的障碍和门槛。即将到来的5G时代，虽然存在着技术路线和标准之争，但全球应实行统一的5G标准已经成为业界共识。开发速度，投放市场的周期将会对一个公司的生存起到巨大的影响。

但是，随着5G对于性能的要求愈加复杂，开发的周期和产品的检验、验证周期花费也越来越多。任何设计方面的失误，都可能对最终的产品造成致命的影响。“因此，我们看到的一个趋势是，很多公司会投入更多的资金和时间在产品验证上，这与市场对于开发速度和周期的要求是相互制衡的。”

七种武器

赵志宏先生在采访中提出5G系统工程师在开发过程中主要涉及七种技能：系统构架、DSP算法、软件开发、数字逻辑硬件、混合信号硬件、射频和天线设计。传统通信系统实现过程中数字、模拟、射频、天线，各个部分泾渭分明的情况不复存在。系统工程师需要多个领域的协作才有可能实现一个5G系统。

“MathWorks能够提供全套的解决方案，帮助设计工程师将这些技术结合在一起，为设计者提供一个更好、更实用的设计流程。”

例如，在建立系统构建方面，MathWorks提供一套符合LTE和WLAN标准的库元件，用这些库元件，设计工程师能够很容易地在MATLAB和Simulink中将端到端的系统完全设计出来。MATLAB和Simulink的设计模型不仅可以作为今后产品化的参考原型，也可以复用在后续的测试阶段。

数字信号处理是 MathWorks的传统强项。除了传统的设计方法之外，DSP 系统工具箱还支持流处理和自动代码生成功能。

软件和硬件开发上，MathWorks有一套成熟的从模型到C代码自动生成的方法，已经广泛应用到各个领域。另外，也可以在模型中直接导出优化的可综合 HDL代码。

在实际硬件设计过程中，只有有效的数模混合设计才能满足5G的性能设计需求，一个的典型应用是数字预失真模块的设计。MathWorks在传统数字算法基础上，发展出一套适合数字模拟混合设计的方法和模块，在国内，典型的成功案例就是上海贝尔基于此方法实现了DPD模块设计，节约了迭代周期，复用了90%的代码。

射频和天线方面，赵志宏先生主要提到了射频工具箱（RF Toolbox）和2015年新推出的天线工具箱，R2016b的射频工具箱还包括了新的射频的预算分析功能。弥补了整个通信链路的最后一环。

在广度和深度上，MathWorks的工具链为5G无线通信设计提供了一套完整的解决方案。

“我们的优势在于，能够为算法设计，系统建模和技术研究提供快速、灵活的算法开发、

设计和分析平台；为设计工程师提供数字、射频和天线联合仿真环境；针对FPGA、ASIC或内嵌处理器产生优化的HDL和C代码；同时还支持测试设备厂商的信号发生器和测量设备。”赵志宏先生在谈到MathWorks的技术优势时表示。

未来，随着5G通信标准的逐步确立，万物互联的逐步实现，需要构建一个更加丰富和完整的信息体系，扩大通信产品信号的覆盖范围，为即将到来的5G时代打开通道，而MathWorks将会通过其特有的技术和软件助力5G的发展！