3GPP在去年底發(fā)布第一版5G NR標準后，全球移動通訊業(yè)者競相發(fā)布5G芯片、天線、互通性測試結果與合作伙伴關系，為大規(guī)模的5G網絡試營運與商業(yè)部署鋪路。

隨著第一版的5G新無線（5G NR） Release 15標準在去年12月底定，來自全球各地的電信營運商與技術供應商在今年的世界移動通訊大會（MWC 2018）齊聚一堂，競相發(fā)布其5G芯片、天線、互通性測試結果、新的合作伙伴關系以及5G商用部署計劃。

移動產業(yè)的目標是盡早在2019年啟動并運行5G網絡。

然而，在編織所有美好的愿景背后，很顯然地，必須仰賴毫米波（mmWave）頻段布署其5G網絡的美國蜂巢式營運商，目前正面臨一連串前所未有的設計、驗證和實施等問題。

是德科技（Keysight Technologies）通訊部門策略規(guī)劃經理Michael Griffin說：“針對6GHz以下的射頻（RF）蜂巢式（Cellular）頻段，我們只需要關注信號品質如何。”如今采用5G毫米波，“我們最需要擔心的第一件事就是信號在哪里。”

5G的毫米波頻段目前仍存在著高傳播損耗、 指向性（direcTIvity）以及靈敏度受阻礙等問題。

聯發(fā)科技（MediaTek）總裁陳一舟（Joe Chen）在接受《EE TImes》采訪時說：“我們目前正大量投資于5G。”他補充說，“雖然在4G時代落后了，但從那時起我們的數據機團隊進行了大量的工作，應該能夠滿足先進的5G技術要求。”

這說起來簡單，但5G毫米波在系統(tǒng)與芯片設計方面的要求與4G截然不同。由于信號具有高度指向性的本質以及更高的損耗，供應商必須開發(fā)多種天線。

陳一舟坦言，根據使用者如何拿手機、與其頭部有多么接近或者是否邊走路邊講電話等情況，都可能很容易失去信號。

對于移動產業(yè)而言，當務之急在于必須掌握RF設計方面的知識，以及為手機內部的天線陣列進行更策略性的布局。

英特爾（Intel）在MWC展示了首款采用5G技術的二合一概念個人電腦（PC）。有些參觀者對其罕見的天線布局感到意外。英特爾在這款PC原型機的背面整合了兩個4 x 4元件組成的大型天線模組。

英特爾展示二合一PC原型，背面搭載兩個大型的天線陣列單元

英特爾通訊與裝置事業(yè)群先進裝置技術總監(jiān)Baljit Singh強調這只是一款原型。他說，英特爾一直在學習如何最佳化相控天線陣列的設計和布局。如果其中一個天線區(qū)塊遺失信號，軟件就會觸發(fā)動態(tài)切換信號接收到另一個天線陣列區(qū)塊。Singh說：“這并不是無法解決的問題。我們正為此開發(fā)多種解決辦法。”

至于每個陣列應該使用多少天線元件（是4&TImes;4、8&TImes;8或更多？）、應該安裝多少天線（2支或更多？）以及應該加在PC或手機（側邊或背面？）的什么位置？目前都還沒有最佳實踐的教科書。據聯發(fā)科技表示，天線陣列將不可避免地會與電池爭奪空間。這些資訊將成為系統(tǒng)設計人員的專有知識，他們都希望利用這些知識來差異化產品。

是德科技的Griffin指出，5G毫米波的挑戰(zhàn)讓測試變得更加復雜。他表示，不只是最終的5G系統(tǒng)必須測試，RFIC也一樣要通過測試要求。

由于天線和RFIC緊密整合在5G毫米波架構中，工程師無法透過電氣連接器來測試RFIC的性能。因此，芯片設計人員在設計之前就必須進行空中傳輸（OTA）測試，但這是他們之前從來不曾做過的。

Griffin補充說，5G毫米波還帶來新的“波束成形和波束控制”。依據信號的可用性（是否有足夠的5G小型基地臺？），5G系統(tǒng)必須能夠利用主波束或切換到旁瓣，以提高信號強度和鏈路預算。Griffin強調，這種波束成形和波束控制機制使得5G測試更加復雜化。

接下來我們將分享在MWC 2018觀察到的5G新方案，期望有助于讀者迅速掌握5G的最新發(fā)展動態(tài)。

在5G時代，你可能經常會被問到：“你拿5G智能手機的姿勢對嗎？”

5G手機的設計師注意到消費者拿手機的方式很不一樣。由于5G毫米波RF信號對于障礙物十分敏感，包括使用者的手、頭部或鼻子，都可能在無意中阻擋了信號傳輸。

聯發(fā)科展示搭載最新5G技術的手機原型

5G毫米波信號并不是靜態(tài)的；波束成形可以持續(xù)地變化。手機需要一組接收5G毫米波信號的天線元件。例如，聯發(fā)科在MWC展示的5G原型中加進了兩個2 x 8的天線元件。天線陣列越大，接收效果越好。但天線必須在緊密封裝的手機中與電池爭奪空間。

華為（Huawei）

華為在今年MWC的展示重點都與5G客戶端設備（CPE）有關。

該公司發(fā)布了一款名為Balong 5G01的5G數據機芯片，據稱可支持5G的所有頻段，包括sub-6GHz和毫米波，以提供適用于多種用途的完整5G解決方案。

華為展示包括5G移動Wi-Fi、5G CPE和5G數據機芯片。鑒于華為Balong 5G01芯片的規(guī)模，它可能更適于整合至熱點，而非5G手機中。它的尺寸太大了。盡管如此，該公司宣稱這款芯片將使華為成為“第一家提供包括網絡、裝置與芯片級功能的端對端5G解決方案。”

華為展示5G移動Wi-Fi （左）、5G CPE（中間）和5G數據機芯片 高通

去年MWC的5G重點在于從理論上討論5G的潛在應用——從大規(guī)模寬頻到關鍵的通訊以及大規(guī)模機器通訊。

今年，高通（Qualcomm）的展示將轉變?yōu)槟M5G的測試結果。其模擬建模了德國法蘭克福（Frankfurt）和美國舊金山（San Francisco）的實際情況——這兩個城市都以現有的基地臺位置與頻譜分配為基礎。

舊金山的模擬基礎在于一個執(zhí)行于800MHz、28GHz頻譜的毫米波建模網絡。4G的中級瀏覽速度為71Mbps；到了5G時代，它將跳升至1.5Gbps。對于許多營運商而言，目前的5G都屬于“大規(guī)模寬頻”，以便更快速地瀏覽網頁和下載8K視訊。

高通發(fā)表自家5G數據機芯片——X50

高通列舉18家主要的公司都將在2019年發(fā)表的5G移動裝置中整合其X50數據機系列，包括諾基亞（Nokia）/HMD、Sony、小米（Xiaomi）、Oppo、Vivo、宏達電（HTC）、LG 、Asus、ZTE、夏普（Sharp）和富士通（Fujitsu）等公司。不過，在這份名單中獨缺全球前三大手機制造商——蘋果（Apple）、華為和三星（Samsung）。

英特爾

英特爾在其二合一“概念”PC的背面加進了5G和天線陣列的設計，引發(fā)諸多討論。這兩塊模組不僅巨大，而且位于一個不尋常的位置。英特爾一直圍繞著5G毫米波進行大量實驗，試圖解決這個問題。

英特爾展示其39GHz 5G RFIC與天線陣列

5G毫米波天線陣列的布局在基于5G蜂巢式的車對車（V2V）、車對基礎設施（V2I）方面將變得更加重要。如果僅僅改變手中的重量就可能很輕易地失去手機信號，那么想像一下以70mph的時速執(zhí)行任務關鍵的V2V通訊將面臨多大的挑戰(zhàn)。

Baljit Singh說，英特爾在MWC展示的車輛中內建4個5G天線陣列模組——分別位于這輛SUV的前面、后面以及兩側。“去年我們在東京御臺場與Docomo、電裝（Denso）和愛立信（Ericsson）合作測試基于5G的C-V2X。它的進展十分順利，我們很快就可以完成這項任務。”

Daniel Figueiredo解釋5G NR技術

對于5G的關注主要集中在大規(guī)模頻段上。NTT Docomo智能ICT平臺研究部下城拓也（Takuya Shimojo）借由愛立信的攤位展示日本營運商的“5G核心”（5G Core）成果。例如，網絡切片（network slicing）技術是5G網絡實現物聯網（IoT）服務的關鍵。他解釋，該技術將根據所需時間與位置以分散式網絡提供連接能力，而非傳統(tǒng)以垂直分組方式在單一網絡中定位網絡功能。

NTT Docomo智能ICT平臺研究部下城拓也在愛立信攤位展示5G Core成果 是德科技

是德科技展示為5G設計打造的小型天線量測暗室。Michael Griffin指出，5G毫米波本身就很復雜了，再加上5G NR與2G、3G、4G、802.11、免授權頻譜共存，帶來無止盡的各種頻段組合，造成了LTE和5G NR之間的各種問題，包括時間校準、功率傳輸、信號協(xié)調與移動性等。

是德科技通訊部門策略規(guī)劃經理Michael Griffin認為，在5G毫米波時代，最怕找不到5G信號…

OTA測試需要天線量測暗室和設備，為發(fā)射機產生已知的類比毫米波信號，然后分析由喇叭天線擷取的發(fā)射信號。是德科技為芯片設計人員提供這樣的測試暗室。例如，新創(chuàng)公司Movandi與Keysight合作驗證其mmWave前端波束成形設計。針對Movandi，是德科技的Movandi說：“在新創(chuàng)公司的RFIC和波束成形天線陣列方面，Movandi似乎比其他公司的進展更早幾步。”

是德科技展示5G小型天線量測暗室 FCC

美國聯邦通訊委員會（FCC）主席Ajit Pai在MWC發(fā)展專題演講中表示，他計劃在今年秋天舉行毫米波頻段拍賣會。更具體地說，他指的是在今年11月將會拍賣28GHz頻譜，隨后則是針對24GHz頻譜進行拍賣。

FCC主席在MWC發(fā)表專題演講

美國國會必須在今年5月13日以前通過立法，Pai警告說，延遲國會采取行動可能會“延緩美國5G的未來”。

然而，就算在5月13日失敗了也并不一定意味著整個5G的發(fā)布會戛然而止。Pai推動毫米波頻譜的拍賣計劃似乎受到T-Mobile和AT&T等主要營運商的游說行動影響——他們最近不斷地敦促委員會拍賣電波。