隨著(zhù)第一版的5G新無(wú)線(xiàn)(5G NR) Release 15標準在去年12月底定，來(lái)自全球各地的電信營(yíng)運商與技術(shù)供貨商在今年的世界行動(dòng)通訊大會(huì )(MWC 2018)齊聚一堂，競相發(fā)布其5G芯片、天線(xiàn)、互操作性測試結果、新的合作伙伴關(guān)系以及5G商用部署計劃。

MWC 2018

行動(dòng)產(chǎn)業(yè)的目標是盡早在2019年啟動(dòng)并運行5G網(wǎng)絡(luò )。

然而，在編織所有美好的愿景背后，很顯然地，必須仰賴(lài)毫米波(mmWave)頻段布署其5G網(wǎng)絡(luò )的美國蜂巢式營(yíng)運商，目前正面臨一連串前所未有的設計、驗證和實(shí)施等問(wèn)題。

是德科技(Keysight Technologies)通訊部門(mén)策略規劃經(jīng)理Michael Griffin說(shuō)：「針對6GHz以下的射頻(RF)蜂巢式(Cellular)頻段，我們只需要關(guān)注訊號質(zhì)量如何?！谷缃癫捎?G毫米波，「我們最需要擔心的第一件事就是訊號在哪里?！?/p>

5G的毫米波頻段目前仍存在著(zhù)高傳播損耗、(directivity)以及靈敏度受阻礙等問(wèn)題。

聯(lián)發(fā)科技(MediaTek)總裁陳一舟(Joe Chen)在接受《EE Times》采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)：「我們目前正大量投資于5G?！顾a充說(shuō)，「雖然在4G時(shí)代落后了，但從那時(shí)起我們的調制解調器團隊進(jìn)行了大量的工作，應該能夠滿(mǎn)足先進(jìn)的5G技術(shù)要求?！?/p>

這說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但5G毫米波在系統與芯片設計方面的要求與4G截然不同。由于訊號具有高度指向性的本質(zhì)以及更高的損耗，供貨商必須開(kāi)發(fā)多種天線(xiàn)。

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(huà)等情況，都可能很容易失去訊號。

對于行動(dòng)產(chǎn)業(yè)而言，當務(wù)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(xiàn)數組進(jìn)行更策略性的布局。

英特爾(Intel)在MWC展示了首款采用5G技術(shù)的二合一概念個(gè)人計算機(PC)。有些參觀(guān)者對其罕見(jiàn)的天線(xiàn)布局感到意外。英特爾在這款PC原型機的背面整合了兩個(gè)4 x 4組件組成的大型天線(xiàn)模塊。

英特爾展示二合一PC原型，背面搭載兩個(gè)大型的天線(xiàn)數組單元

英特爾通訊與裝置事業(yè)群先進(jìn)裝置技術(shù)總監Baljit Singh強調這只是一款原型。他說(shuō)，英特爾一直在學(xué)習如何優(yōu)化相控天線(xiàn)數組的設計和布局。如果其中一個(gè)天線(xiàn)區塊遺失訊號，軟件就會(huì )觸發(fā)動(dòng)態(tài)切換訊號接收到另一個(gè)天線(xiàn)數組區塊。Singh說(shuō)：「這并不是無(wú)法解決的問(wèn)題。我們正為此開(kāi)發(fā)多種解決辦法?！?/p>

至于每個(gè)數組應該使用多少天線(xiàn)組件(是4×4、8×8或更多？)、應該安裝多少天線(xiàn)(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(méi)有最佳實(shí)踐的教科書(shū)。據聯(lián)發(fā)科技表示，天線(xiàn)數組將不可避免地會(huì )與電池爭奪空間。這些信息將成為系統設計人員的專(zhuān)有知識，他們都希望利用這些知識來(lái)差異化產(chǎn)品。

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

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

Griffin補充說(shuō)，5G毫米波還帶來(lái)新的「波束成形和波束控制」。依據訊號的可用性(是否有足夠的5G小型基地臺？)，5G系統必須能夠利用主波束或切換到旁瓣，以提高訊號強度和鏈路預算。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(lái)我們將分享在MWC 2018觀(guān)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(dòng)態(tài)。

聯(lián)發(fā)科技

在5G時(shí)代，你可能經(jīng)常會(huì )被問(wèn)到：「你拿5G智能型手機的姿勢對嗎？」

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訊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(wú)意中阻擋了訊號傳輸。

聯(lián)發(fā)科展示搭載最新5G技術(shù)的手機原型

5G毫米波訊號并不是靜態(tài)的；波束成形可以持續地變化。手機需要一組接收5G毫米波訊號的天線(xiàn)組件。例如，聯(lián)發(fā)科在MWC展示的5G原型中加進(jìn)了兩個(gè)2 x 8的天線(xiàn)組件。天線(xiàn)數組越大，接收效果越好。但天線(xiàn)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(diǎn)都與5G客戶(hù)端設備(CPE)有關(guān)。

該公司發(fā)布了一款名為Balong 5G01的5G調制解調器芯片，據稱(chēng)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行動(dòng)Wi-Fi、5G CPE和5G調制解調器芯片。鑒于華為Balong 5G01芯片的規模，它可能更適于整合至熱點(diǎn)，而非5G手機中。它的尺寸太大了。盡管如此，該公司宣稱(chēng)這款芯片將使華為成為「第一家提供包括網(wǎng)絡(luò )、裝置與芯片級功能的端對端5G解決方案?！?/p>

華為展示5G行動(dòng)Wi-Fi (左)、5G CPE(中間)和5G調制解調器芯片

高通

去年MWC的5G重點(diǎn)在于從理論上討論5G的潛在應用——從大規模寬帶到關(guān)鍵的通訊以及大規模機器通訊。

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(shí)際情況——這兩個(gè)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(gè)執行于800MHz、28GHz頻譜的毫米波建模網(wǎng)絡(luò )。4G的中級瀏覽速度為71Mbps；到了5G時(shí)代，它將跳升至1.5Gbps。對于許多營(yíng)運商而言，目前的5G都屬于「大規模寬帶」，以便更快速地瀏覽網(wǎng)頁(yè)和下載8K視訊。

高通發(fā)表自家5G調制解調器芯片——X50

高通列舉18家主要的公司都將在2019年發(fā)表的5G行動(dòng)裝置中整合其X50調制解調器系列，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(guò)，在這份名單中獨缺全球前三大手機制造商——蘋(píng)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(jìn)了5G和天線(xiàn)數組的設計，引發(fā)諸多討論。這兩塊模塊不僅巨大，而且位于一個(gè)不尋常的位置。英特爾一直圍繞著(zhù)5G毫米波進(jìn)行大量實(shí)驗，試圖解決這個(gè)問(wèn)題。

英特爾展示其39GHz 5G RFIC與天線(xiàn)數組

5G毫米波天線(xiàn)數組的布局在基于5G蜂巢式的車(chē)對車(chē)(V2V)、車(chē)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訊號，那么想象一下以70mph的時(shí)速執行任務(wù)關(guān)鍵的V2V通訊將面臨多大的挑戰。

Baljit Singh說(shuō)，英特爾在MWC展示的車(chē)輛中內建4個(gè)5G天線(xiàn)數組模塊——分別位于這輛SUV的前面、后面以及兩側?！溉ツ晡覀冊跂|京御臺場(chǎng)與Docomo、電裝(Denso)和愛(ài)立信(Ericsson)合作測試基于5G的C-V2X。它的進(jìn)展十分順利，我們很快就可以完成這項任務(wù)?！?/p>

英特爾連手Docomo、Denso和愛(ài)立信進(jìn)行基于5G的C-V2X測試

愛(ài)立信

愛(ài)立信(Ericsson)工程師Daniel Figueiredo展示高通與愛(ài)立信合作開(kāi)發(fā)的5G NR試驗成果。盡管4G無(wú)線(xiàn)訊號在3.5GHz頻段下能夠達到幾公里，但他表示，5G毫米波訊號只能延伸幾百公尺，這意味著(zhù)營(yíng)運商必須安裝許多小型基地臺。

Daniel Figueiredo解釋5G NR技術(shù)

對于5G的關(guān)注主要集中在大規模頻段上。NTT Docomo智慧ICT平臺研究部下城拓也(Takuya Shimojo)藉由愛(ài)立信的攤位展示日本營(yíng)運商的「5G核心」(5G Core)成果。例如，網(wǎng)絡(luò )切片(network slicing)技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò )實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)(IoT)服務(wù)的關(guān)鍵。他解釋?zhuān)摷夹g(shù)將根據所需時(shí)間與位置以分布式網(wǎng)絡(luò )提供連接能力，而非傳統以垂直分組方式在單一網(wǎng)絡(luò )中定位網(wǎng)絡(luò )功能。

NTT Docomo智慧ICT平臺研究部下城拓也在愛(ài)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(xiàn)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(lái)無(wú)止盡的各種頻段組合，造成了LTE和5G NR之間的各種問(wèn)題，包括時(shí)間校準、功率傳輸、訊號協(xié)調與行動(dòng)性等。

是德科技通訊部門(mén)策略規劃經(jīng)理Michael Griffin認為，在5G毫米波時(shí)代，最怕找不到5G訊號…

OTA測試需要天線(xiàn)量測暗室和設備，為發(fā)射機產(chǎn)生已知的模擬毫米波訊號，然后分析由喇叭天線(xiàn)擷取的發(fā)射訊號。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(shuō)：「在新創(chuàng )公司的RFIC和波束成形天線(xiàn)數組方面，Movandi似乎比其他公司的進(jìn)展更早幾步?！?/p>

是德科技展示5G小型天線(xiàn)量測暗室

FCC

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

FCC主席在MWC發(fā)表專(zhuān)題演講

美國國會(huì )必須在今年5月13日以前通過(guò)立法，Pai警告說(shuō)，延遲國會(huì )采取行動(dòng)可能會(huì )「推遲美國5G的未來(lái)」。

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

這些營(yíng)運商希望透過(guò)更多的毫米波頻譜與Verizon競爭，Verizon在上個(gè)月收購了擁有各種毫米波頻譜授權的Straight Path公司。