全球毫米波5G產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

近段時間的多個行業(yè)會議上，產(chǎn)業(yè)鏈代表均評估認為，毫米波5G網(wǎng)絡部署已經(jīng)成為全球5G技術發(fā)展的重點。GSA在10月底發(fā)布的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前全球有130家運營商正在投資24250 MHz-29500 MHz頻段的5G網(wǎng)絡，已有20多家運營商部署了毫米波5G系統(tǒng)。其中，美國毫米波5G網(wǎng)絡的規(guī)模為全球最大，美三大移動通信運營商包括Verizon、AT&T與T-Mobile US都已經(jīng)提供了毫米波5G商用服務；韓國三大運營商SK電訊、KT、LG U+以及日本主流運營商NTT DOCOMO、KDDI等也已經(jīng)開始部署毫米波5G商業(yè)系統(tǒng)。

3GPP目前已經(jīng)完成了Rel-15、Rel-16兩個版本的5G標準制定工作，并在進行Rel-17的標準化制定工作。在3GPP Rel-15中，毫米波與中頻段5G NR系統(tǒng)同步標準化，完成了基本功能的定義，包括基于多波束的同步與接入機制、天線端口的準共址映射關系、L1的RSRP測量與上報、波束失敗恢復等與毫米波波束管理和傳輸相關的技術。3GPP Rel-16針對毫米波的系統(tǒng)配置進行了降低時延與開銷的優(yōu)化工作，并定義了Multi-panel/Multi-TRP、IAB、CA/DC增強技術，進一步增強了MIMO性能、降低上行反饋開銷、優(yōu)化上行覆蓋，并支持多點傳輸，對Multi-TRP傳輸方案和控制信令等做了詳細設計——在eMBB場景中支持單個DCI（S-DCI）、多個DCI（M-DCI）的多點傳輸方案，提高了下行鏈路吞吐量；在uRLLC場景中支持多個TRP傳輸相同數(shù)據(jù)的方案，提高了下行鏈路可靠性。Multi-TRP多點傳輸功能適合毫米波5G SA組網(wǎng)場景，能夠避免由于遮擋造成的信號中斷，保障毫米波5G通信質(zhì)量與用戶主觀體驗，而毫米波5G波束賦形終端需要開通Multi-Panel（多面板）功能才能支持Multi-TRP多點傳輸，目前多面板傳輸標準化進度較慢，需要進一步推動。此外，3GPP Rel-17正面向毫米波5G針對移動性、更多場景以及更高頻段開展研究工作。

毫米波5G基站主設備方面目前以宏站為主，大規(guī)模MIMO陣列具有天線與射頻通道高度集成、天線與射頻通道數(shù)目眾多、系統(tǒng)帶寬大、射頻前端體積減小、采用波束賦型技術等特點，研發(fā)、設計與生產(chǎn)目前以北美和日韓的毫米波5G頻段為主，可以開始基本功能驗證和外場試驗，但是規(guī)格和具體指標有待統(tǒng)一要求，部分功能如波束管理、移動性等有待進一步完善；此外，還需健全設備體系、驗證組網(wǎng)能力等。

用于5G終端的毫米波芯片方面，2018年初出現(xiàn)第一代（主要支持n260和n261頻段）。2019年出現(xiàn)的第二代批量商用毫米波5G芯片已支持毫米波全頻段，包括高通芯片、海思Balong5000基帶芯片、三星Exynos 5123。從新進展看來，高通在X50芯片的基礎研發(fā)了X55芯片可支持SA以及TDD模式，此外還推出了支持毫米波頻段的第三代5納米工藝5G芯片X60，預計2021年投入商用，可支持NR高低頻雙連接和載波聚合。高通支持毫米波頻段的5G芯片支持100MHz單載波帶寬、800MHz下行聚合帶寬、400MHz上行聚合帶寬；2020年新增聯(lián)發(fā)科5G芯片“Helio M80”支持毫米波。

支持毫米波頻段的5G終端方面，業(yè)內(nèi)預計2020年底或2021年初，主流智能手機、Mi-Fi、CPE等可支持毫米波全頻段。GSA最新發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2020年10月，已經(jīng)有37款商用及預商用5G毫米波終端（支持257、n258或n261頻段），其中5G毫米波智能手機19款、5G毫米波CPE設備8款。

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國內(nèi)毫米波5G產(chǎn)業(yè)亟待成熟

GSMA的《5G毫米波在中國》報告顯示，預計到2034年，在中國使用毫米波頻段所帶來的經(jīng)濟收益約1040億美元，其中垂直行業(yè)領域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)占貢獻總數(shù)的62%、專業(yè)服務和金融服務占12%、信息通信和貿(mào)易占10%。

基于高頻毫米波通信的各類先進技術將極大提升網(wǎng)絡容量和并且促進新業(yè)務部署。具體來說，頻譜的發(fā)放決定毫米波應用部署的時間節(jié)點，進而會影響毫米波5G網(wǎng)絡部署的節(jié)奏和規(guī)模。不少業(yè)內(nèi)人士認為，sub-6GHz頻段是5G網(wǎng)絡競爭的上半場（國內(nèi)已經(jīng)建成全球最大規(guī)模的sub-6GHz頻段5G網(wǎng)絡），毫米波則將是下半場。工信部在部署“推動5G加快發(fā)展”的5方面18項工作中，明確“適時發(fā)布部分5G毫米波頻段頻率使用規(guī)劃”，并考慮毫米波頻段的規(guī)劃方案。

國內(nèi)5G網(wǎng)絡商用一年以來（三大運營商2019年10月31日宣布正式商用5G），對于毫米波5G產(chǎn)業(yè)的推動力度逐步加大。中國移動有資深技術專家近期表示，毫米波5G將在2022年具備可規(guī)模商用的能力。此外GSMA在9月底發(fā)布的毫米波5G技術白皮書中介紹，8月份開展的一項調(diào)研顯示，80%的受訪企業(yè)認為2022年底之前中國將進行毫米波5G網(wǎng)絡的部署，60%的受訪企業(yè)認為2025年底之前毫米波5G將會成為中國5G的主要組成部分。

為何是2022年？從近期多次行業(yè)會議來看，全球毫米波5G產(chǎn)業(yè)尚未成熟，毫米波5G在技術方案、電性能指標、產(chǎn)品成熟度、成本等方面有待逐步優(yōu)化，主要表現(xiàn)在以下方面：

①器件方面。毫米波器件的產(chǎn)業(yè)化成熟度決定毫米波5G系統(tǒng)的設備成本，將對未來的部署方案和落地應用產(chǎn)生重要影響。目前毫米波功放等器件效率低，導致整機功耗高，不利于規(guī)模商用。需要產(chǎn)業(yè)界匯聚產(chǎn)學研用力量共同推進高頻器件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

②芯片方面。目前國內(nèi)在毫米波方面的研發(fā)和技術積累有很多，但是產(chǎn)業(yè)鏈的問題主要集中在原型系統(tǒng)和原型芯片與規(guī)模生產(chǎn)的脫節(jié)，毫米波5G國產(chǎn)芯片的量產(chǎn)能力有待驗證，國產(chǎn)毫米波芯片的技術能力與產(chǎn)業(yè)水平亟待提升。

③基站設備方面。毫米波應用技術和成熟度不高、成本偏高，且相關參數(shù)和指標未能完全滿足運營商網(wǎng)絡實際需求，不利于市場推廣，有待進一步研究優(yōu)化解決方案。

⑤終端設備方面。支持毫米波的5G終端種類和數(shù)量仍需豐富，目前全球僅有37款商用及預商用5G毫米波終端（GSA在10月底發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)），僅一部分旗艦機支持，相關參數(shù)和指標未能完全滿足運營商網(wǎng)絡實際需求，尤其是國內(nèi)毫米波5G終端能力尚待加強。新開發(fā)26 GHz頻段5G終端的周期約為3-6個月，業(yè)內(nèi)人士最新預計將可在2021年第一季度具備產(chǎn)品化能力。

從近期多次行業(yè)會議的反饋情況來看，國內(nèi)移動通信產(chǎn)業(yè)各方對毫米波的重視程度不斷提高，研發(fā)進度也逐漸加快。業(yè)內(nèi)人士表示，盡早開展毫米波方面的研究、試點應用有利于運營商搶占毫米波研發(fā)的高地、引導毫米波標準制定、引導設備研發(fā)方向。

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毫米波5G測試技術最新進展

對于“加快推動5G毫米波商用”而言，貫穿于芯片/器件、設備（含基站設備與終端設備）的研發(fā)、生產(chǎn)、驗收等各環(huán)節(jié)的測試技術的發(fā)展具有重大意義。但是由于高頻毫米波相對于中低頻sub-6GHz頻段特性的巨大差異，毫米波5G芯片/器件、設備的測試面臨巨大的挑戰(zhàn)，器件/芯片商、設備商（含基站設備商與終端設備商）需要功能強大、高度綜合且靈活的測試解決方案，針對與行業(yè)的需求，是德科技已具備毫米波測試儀器并推出了毫米波測試解決方案。

毫米波5G通信鏈路中，毫米波芯片/器件包括放大器、濾波器、混頻器、傳輸線、天線等。在毫米波芯片/器件出廠之前，需要在wafer階段對其進行測試，以評估其相應的性能，評估流片的良率。在Wafer階段，毫米波芯片/器件的尺寸非常小，需配合探針臺和儀表進行測試。而且毫米波器件/芯片的端口連接測試很有限，需要測試的參數(shù)卻很多，比如S參數(shù)、增益壓縮、諧波雜散等。再者，wafer級別的毫米波芯片/器件沒有封裝，測試時需要充分考慮散熱和屏蔽的問題。

所以，針對毫米波技術的應用，需要建立相應的技術研究手段，尖端測試平臺的搭建是整個研發(fā)技術資源的重要方面。網(wǎng)絡分析儀是對毫米波器件測試的重要儀表。是德科技可提供高達1.1THz的矢量網(wǎng)絡分析儀與配套探針臺。

在系統(tǒng)指標測試方面，毫米波5G無線傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)級的指標是一個重要的測試項目。無論是器件/芯片廠商還是基站系統(tǒng)廠商都需要測試系統(tǒng)級指標以保證整個傳輸鏈路的性能（如矢量EVM和ACLR鄰道泄露比等）滿足標準的要求。測試系統(tǒng)級指標需要滿足頻率和帶寬要求的毫米波寬帶信號源和毫米波寬帶頻譜儀組成的測試系統(tǒng)來完成要求。

毫米波和超寬帶的PA EVM測試與傳統(tǒng)的低頻和窄帶測試有很大的不同，主要的挑戰(zhàn)在于毫米波和超寬帶條件對儀表和附件構成的測試平臺的要求大大提高，由測試平臺引入的失真和誤差會嚴重影響最終的測試結果。比如平坦度不夠好，測試平臺對不同的頻率成分的衰減不一致，整個系統(tǒng)指標下降，EVM會惡化嚴重。所以測試平臺本身必須具有寬帶校準能力以保證引入的失真和誤差達到最小，對此，是德科技系統(tǒng)校準軟件能快速地對整個測試平臺進行校準，保證測試結果的穩(wěn)定和準確。

此外，在設備基站與終端設備測試方面，設備廠商在實現(xiàn)毫米波5G設備量產(chǎn)和產(chǎn)品上市方面面臨諸多挑戰(zhàn)，是德科技EXM無線測試儀可助力設備商通過“多DUT”方法實現(xiàn)快速生產(chǎn)、顯著提高產(chǎn)能、降低測試成本的目標；是德科技PathWave可極大方便IP從設計驗證和測試（DVT）階段到制造階段的遷移，最大程度地減少遷移測試IP的工作量，同時確保測量相關性，從而使得設備商縮短產(chǎn)品上市時間。

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毫米波5G商用未來前景看好

WRC-19大會預計從2020年到2034年的15年時間里，移動通信對毫米波頻譜資源的利用將有望推動全球GDP增長5650億美元。如今，毫米波5G已成為世界各國以及國際組織關注的重點。在中低頻5G規(guī)模商用后，毫米波將成為5G商用的下一個重點。業(yè)內(nèi)開始形成共識的是，在“后5G”時代與6G時代，毫米波將成為極大提升網(wǎng)絡容量和促進新業(yè)務部署的關鍵使能。

工信部于2017年7月批復24.75-27.5GHz頻段和37-42.5GHz頻段用于我國5G毫米波技術研發(fā)實驗，IMT-2020（5G）推進組成立的高頻討論組負責制定了毫米波關鍵技術要求、毫米波外場性能測試方法等行業(yè)標準，正在分階段推進5G毫米波技術試驗工作計劃，2019年重點驗證了5G毫米波關鍵技術和系統(tǒng)特性；2020年重點驗證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作，并開展高低頻協(xié)同組網(wǎng)驗證；2020年到2021年開展典型場景驗證。國內(nèi)將有望于2022年底前規(guī)模商用毫米波5G，未來5G網(wǎng)絡建設中，毫米波將作為室外熱點和部分室內(nèi)熱點覆蓋的容量吸收層。在此之前，相關產(chǎn)業(yè)將經(jīng)歷大發(fā)展，功能強大、高度綜合且靈活的測試解決方案將在其中提供不可或缺的助力。

原文標題：毫米波5G真的來了！

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責任編輯：haq