隨著第一版的5G新無線(5G NR) Release 15標(biāo)準(zhǔn)在去年12月底定，來自全球各地的電信營運(yùn)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(jìng)相發(fā)布其5G芯片、天線、互操作性測(cè)試結(jié)果、新的合作伙伴關(guān)系以及5G商用部署計(jì)劃。

MWC 2018

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

然而，在編織所有美好的愿景背后，很顯然地，必須仰賴毫米波(mmWave)頻段布署其5G網(wǎng)絡(luò)的美國蜂巢式營運(yùn)商，目前正面臨一連串前所未有的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和實(shí)施等問題。

是德科技(Keysight Technologies)通訊部門策略規(guī)劃經(jīng)理Michael Griffin說：「針對(duì)6GHz以下的射頻(RF)蜂巢式(Cellular)頻段，我們只需要關(guān)注訊號(hào)質(zhì)量如何?！谷缃癫捎?G毫米波，「我們最需要擔(dān)心的第一件事就是訊號(hào)在哪里。」

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

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

這說起來簡(jiǎn)單，但5G毫米波在系統(tǒng)與芯片設(shè)計(jì)方面的要求與4G截然不同。由于訊號(hào)具有高度指向性的本質(zhì)以及更高的損耗，供貨商必須開發(fā)多種天線。

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

對(duì)于行動(dòng)產(chǎn)業(yè)而言，當(dāng)務(wù)之急在于必須掌握RF設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，以及為手機(jī)內(nèi)部的天線數(shù)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(jì)算機(jī)(PC)。有些參觀者對(duì)其罕見的天線布局感到意外。英特爾在這款PC原型機(jī)的背面整合了兩個(gè)4 x 4組件組成的大型天線模塊。

英特爾展示二合一PC原型，背面搭載兩個(gè)大型的天線數(shù)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(jiān)Baljit Singh強(qiáng)調(diào)這只是一款原型。他說，英特爾一直在學(xué)習(xí)如何優(yōu)化相控天線數(shù)組的設(shè)計(jì)和布局。如果其中一個(gè)天線區(qū)塊遺失訊號(hào)，軟件就會(huì)觸發(fā)動(dòng)態(tài)切換訊號(hào)接收到另一個(gè)天線數(shù)組區(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?！?/p>

至于每個(gè)數(shù)組應(yīng)該使用多少天線組件(是4×4、8×8或更多？)、應(yīng)該安裝多少天線(2支或更多？)以及應(yīng)該加在PC或手機(jī)(側(cè)邊或背面？)的什么位置？目前都還沒有最佳實(shí)踐的教科書。據(jù)聯(lián)發(fā)科技表示，天線數(shù)組將不可避免地會(huì)與電池爭(zhēng)奪空間。這些信息將成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的專有知識(shí)，他們都希望利用這些知識(shí)來差異化產(chǎn)品。

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

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

Griffin補(bǔ)充說，5G毫米波還帶來新的「波束成形和波束控制」。依據(jù)訊號(hào)的可用性(是否有足夠的5G小型基地臺(tái)？)，5G系統(tǒng)必須能夠利用主波束或切換到旁瓣，以提高訊號(hào)強(qiáng)度和鏈路預(yù)算。Griffin強(qiáng)調(diào)，這種波束成形和波束控制機(jī)制使得5G測(cè)試更加復(fù)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(dòng)態(tài)。

聯(lián)發(fā)科技

在5G時(shí)代，你可能經(jīng)常會(huì)被問到：「你拿5G智能型手機(jī)的姿勢(shì)對(duì)嗎？」

5G手機(jī)的設(shè)計(jì)師注意到消費(fèi)者拿手機(jī)的方式很不一樣。由于5G毫米波RF訊號(hào)對(duì)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訊號(hào)傳輸。

聯(lián)發(fā)科展示搭載最新5G技術(shù)的手機(jī)原型

5G毫米波訊號(hào)并不是靜態(tài)的；波束成形可以持續(xù)地變化。手機(jī)需要一組接收5G毫米波訊號(hào)的天線組件。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的天線組件。天線數(shù)組越大，接收效果越好。但天線必須在緊密封裝的手機(jī)中與電池爭(zhēng)奪空間。

華為(Huawei)

華為在今年MWC的展示重點(diǎn)都與5G客戶端設(shè)備(CPE)有關(guān)。

該公司發(fā)布了一款名為Balong 5G01的5G調(diào)制解調(diào)器芯片，據(jù)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行動(dòng)Wi-Fi、5G CPE和5G調(diào)制解調(diào)器芯片。鑒于華為Balong 5G01芯片的規(guī)模，它可能更適于整合至熱點(diǎn)，而非5G手機(jī)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(wǎng)絡(luò)、裝置與芯片級(jí)功能的端對(duì)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(diào)制解調(diào)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(yīng)用——從大規(guī)模寬帶到關(guān)鍵的通訊以及大規(guī)模機(jī)器通訊。

今年，高通(Qualcomm)的展示將轉(zhuǎn)變?yōu)槟M5G的測(cè)試結(jié)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(xiàn)有的基地臺(tái)位置與頻譜分配為基礎(chǔ)。

舊金山的模擬基礎(chǔ)在于一個(gè)執(zhí)行于800MHz、28GHz頻譜的毫米波建模網(wǎng)絡(luò)。4G的中級(jí)瀏覽速度為71Mbps；到了5G時(shí)代，它將跳升至1.5Gbps。對(duì)于許多營運(yùn)商而言，目前的5G都屬于「大規(guī)模寬帶」，以便更快速地瀏覽網(wǎng)頁和下載8K視訊。

高通發(fā)表自家5G調(diào)制解調(diào)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(diào)制解調(diào)器系列，包括諾基亞(Nokia)/HMD、Sony、小米(Xiaomi)、Oppo、Vivo、宏達(dá)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(dú)缺全球前三大手機(jī)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(jìn)了5G和天線數(shù)組的設(shè)計(jì)，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5G毫米波進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，試圖解決這個(gè)問題。

英特爾展示其39GHz 5G RFIC與天線數(shù)組

5G毫米波天線數(shù)組的布局在基于5G蜂巢式的車對(duì)車(V2V)、車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)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(jī)訊號(hào)，那么想象一下以70mph的時(shí)速執(zhí)行任務(wù)關(guān)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(nèi)建4個(gè)5G天線數(shù)組模塊——分別位于這輛SUV的前面、后面以及兩側(cè)。「去年我們?cè)跂|京御臺(tái)場(chǎng)與Docomo、電裝(Denso)和愛立信(Ericsson)合作測(cè)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(xiàng)任務(wù)。」

英特爾連手Docomo、Denso和愛立信進(jìn)行基于5G的C-V2X測(cè)試

愛立信

愛立信(Ericsson)工程師Daniel Figueiredo展示高通與愛立信合作開發(fā)的5G NR試驗(yàn)成果。盡管4G無線訊號(hào)在3.5GHz頻段下能夠達(dá)到幾公里，但他表示，5G毫米波訊號(hào)只能延伸幾百公尺，這意味著營運(yùn)商必須安裝許多小型基地臺(tái)。

Daniel Figueiredo解釋5G NR技術(shù)

對(duì)于5G的關(guān)注主要集中在大規(guī)模頻段上。NTT Docomo智慧ICT平臺(tái)研究部下城拓也(Takuya Shimojo)藉由愛立信的攤位展示日本營運(yùn)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(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)服務(wù)的關(guān)鍵。他解釋，該技術(shù)將根據(jù)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(tǒng)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(tái)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(shè)計(jì)打造的小型天線量測(cè)暗室。Michael Griffin指出，5G毫米波本身就很復(fù)雜了，再加上5G NR與2G、3G、4G、802.11、免授權(quán)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(shí)間校準(zhǔn)、功率傳輸、訊號(hào)協(xié)調(diào)與行動(dòng)性等。

是德科技通訊部門策略規(guī)劃經(jīng)理Michael Griffin認(rèn)為，在5G毫米波時(shí)代，最怕找不到5G訊號(hào)…

OTA測(cè)試需要天線量測(cè)暗室和設(shè)備，為發(fā)射機(jī)產(chǎn)生已知的模擬毫米波訊號(hào)，然后分析由喇叭天線擷取的發(fā)射訊號(hào)。是德科技為芯片設(shè)計(jì)人員提供這樣的測(cè)試暗室。例如，新創(chuàng)公司Movandi與Keysight合作驗(yàn)證其mmWave前端波束成形設(shè)計(jì)。針對(duì)Movandi，是德科技的Movandi說：「在新創(chuàng)公司的RFIC和波束成形天線數(shù)組方面，Movandi似乎比其他公司的進(jìn)展更早幾步。」

是德科技展示5G小型天線量測(cè)暗室

FCC

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

FCC主席在MWC發(fā)表專題演講

美國國會(huì)必須在今年5月13日以前通過立法，Pai警告說，延遲國會(huì)采取行動(dòng)可能會(huì)「推遲美國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(gè)5G的發(fā)布會(huì)戛然而止。Pai推動(dòng)毫米波頻譜的拍賣計(jì)劃似乎受到T-Mobile和AT&T等主要營運(yùn)商的游說行動(dòng)影響——他們最近不斷地敦促委員會(huì)拍賣電波。

這些營運(yùn)商希望透過更多的毫米波頻譜與Verizon競(jìng)爭(zhēng)，Verizon在上個(gè)月收購了擁有各種毫米波頻譜授權(quán)的Straight Path公司。