全球毫米波5G產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

近段時(shí)間的多個(gè)行業(yè)會(huì)議上，產(chǎn)業(yè)鏈代表均評(píng)估認(rèn)為，毫米波5G網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)成為全球5G技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。GSA在10月底發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前全球有130家運(yùn)營(yíng)商正在投資24250 MHz-29500 MHz頻段的5G網(wǎng)絡(luò)，已有20多家運(yùn)營(yíng)商部署了毫米波5G系統(tǒng)。其中，美國(guó)毫米波5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模為全球最大，美三大移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)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(wù)；韓國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商SK電訊、KT、LG U+以及日本主流運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TT DOCOMO、KDDI等也已經(jīng)開(kāi)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(gè)版本的5G標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并在進(jìn)行Rel-17的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)制、天線端口的準(zhǔn)共址映射關(guān)系、L1的RSRP測(cè)量與上報(bào)、波束失敗恢復(fù)等與毫米波波束管理和傳輸相關(guān)的技術(shù)。3GPP Rel-16針對(duì)毫米波的系統(tǒng)配置進(jìn)行了降低時(shí)延與開(kāi)銷的優(yōu)化工作，并定義了Multi-panel/Multi-TRP、IAB、CA/DC增強(qiáng)技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)了MIMO性能、降低上行反饋開(kāi)銷、優(yōu)化上行覆蓋，并支持多點(diǎn)傳輸，對(duì)Multi-TRP傳輸方案和控制信令等做了詳細(xì)設(shè)計(jì)——在eMBB場(chǎng)景中支持單個(gè)DCI（S-DCI）、多個(gè)DCI（M-DCI）的多點(diǎn)傳輸方案，提高了下行鏈路吞吐量；在uRLLC場(chǎng)景中支持多個(gè)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(diǎn)傳輸功能適合毫米波5G SA組網(wǎng)場(chǎng)景，能夠避免由于遮擋造成的信號(hào)中斷，保障毫米波5G通信質(zhì)量與用戶主觀體驗(yàn)，而毫米波5G波束賦形終端需要開(kāi)通Multi-Panel（多面板）功能才能支持Multi-TRP多點(diǎn)傳輸，目前多面板傳輸標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)度較慢，需要進(jìn)一步推動(dòng)。此外，3GPP Rel-17正面向毫米波5G針對(duì)移動(dòng)性、更多場(chǎng)景以及更高頻段開(kāi)展研究工作。

毫米波5G基站主設(shè)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(shù)等特點(diǎn)，研發(fā)、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)目前以北美和日韓的毫米波5G頻段為主，可以開(kāi)始基本功能驗(yàn)證和外場(chǎng)試驗(yàn)，但是規(guī)格和具體指標(biāo)有待統(tǒng)一要求，部分功能如波束管理、移動(dòng)性等有待進(jìn)一步完善；此外，還需健全設(shè)備體系、驗(yàn)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(jìn)展看來(lái)，高通在X50芯片的基礎(chǔ)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(yù)計(jì)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(yù)計(jì)2020年底或2021年初，主流智能手機(jī)、Mi-Fi、CPE等可支持毫米波全頻段。GSA最新發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年10月，已經(jīng)有37款商用及預(yù)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(jī)19款、5G毫米波CPE設(shè)備8款。

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國(guó)內(nèi)毫米波5G產(chǎn)業(yè)亟待成熟

GSMA的《5G毫米波在中國(guó)》報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2034年，在中國(guó)使用毫米波頻段所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益約1040億美元，其中垂直行業(yè)領(lǐng)域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)占貢獻(xiàn)總數(shù)的62%、專業(yè)服務(wù)和金融服務(wù)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(jìn)技術(shù)將極大提升網(wǎng)絡(luò)容量和并且促進(jìn)新業(yè)務(wù)部署。具體來(lái)說(shuō)，頻譜的發(fā)放決定毫米波應(yīng)用部署的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而會(huì)影響毫米波5G網(wǎng)絡(luò)部署的節(jié)奏和規(guī)模。不少業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，sub-6GHz頻段是5G網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)的上半場(chǎng)（國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成全球最大規(guī)模的sub-6GHz頻段5G網(wǎng)絡(luò)），毫米波則將是下半場(chǎng)。工信部在部署“推動(dòng)5G加快發(fā)展”的5方面18項(xiàng)工作中，明確“適時(shí)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(guó)內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)商用一年以來(lái)（三大運(yùn)營(yíng)商2019年10月31日宣布正式商用5G），對(duì)于毫米波5G產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)力度逐步加大。中國(guó)移動(dòng)有資深技術(shù)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(shù)白皮書中介紹，8月份開(kāi)展的一項(xiàng)調(diào)研顯示，80%的受訪企業(yè)認(rèn)為2022年底之前中國(guó)將進(jìn)行毫米波5G網(wǎng)絡(luò)的部署，60%的受訪企業(yè)認(rèn)為2025年底之前毫米波5G將會(huì)成為中國(guó)5G的主要組成部分。

為何是2022年？從近期多次行業(yè)會(huì)議來(lái)看，全球毫米波5G產(chǎn)業(yè)尚未成熟，毫米波5G在技術(shù)方案、電性能指標(biāo)、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(shè)備成本，將對(duì)未來(lái)的部署方案和落地應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。目前毫米波功放等器件效率低，導(dǎo)致整機(jī)功耗高，不利于規(guī)模商用。需要產(chǎn)業(yè)界匯聚產(chǎn)學(xué)研用力量共同推進(jìn)高頻器件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

②芯片方面。目前國(guó)內(nèi)在毫米波方面的研發(fā)和技術(shù)積累有很多，但是產(chǎn)業(yè)鏈的問(wèn)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(guó)產(chǎn)芯片的量產(chǎn)能力有待驗(yàn)證，國(guó)產(chǎn)毫米波芯片的技術(shù)能力與產(chǎn)業(yè)水平亟待提升。

③基站設(shè)備方面。毫米波應(yīng)用技術(shù)和成熟度不高、成本偏高，且相關(guān)參數(shù)和指標(biāo)未能完全滿足運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)實(shí)際需求，不利于市場(chǎng)推廣，有待進(jìn)一步研究?jī)?yōu)化解決方案。

⑤終端設(shè)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(yù)商用5G毫米波終端（GSA在10月底發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），僅一部分旗艦機(jī)支持，相關(guān)參數(shù)和指標(biāo)未能完全滿足運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)實(shí)際需求，尤其是國(guó)內(nèi)毫米波5G終端能力尚待加強(qiáng)。新開(kāi)發(fā)26 GHz頻段5G終端的周期約為3-6個(gè)月，業(yè)內(nèi)人士最新預(yù)計(jì)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(huì)議的反饋情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)各方對(duì)毫米波的重視程度不斷提高，研發(fā)進(jìn)度也逐漸加快。業(yè)內(nèi)人士表示，盡早開(kāi)展毫米波方面的研究、試點(diǎn)應(yīng)用有利于運(yùn)營(yíng)商搶占毫米波研發(fā)的高地、引導(dǎo)毫米波標(biāo)準(zhǔn)制定、引導(dǎo)設(shè)備研發(fā)方向。

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毫米波5G測(cè)試技術(shù)最新進(jìn)展

對(duì)于“加快推動(dòng)5G毫米波商用”而言，貫穿于芯片/器件、設(shè)備（含基站設(shè)備與終端設(shè)備）的研發(fā)、生產(chǎn)、驗(yàn)收等各環(huán)節(jié)的測(cè)試技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。但是由于高頻毫米波相對(duì)于中低頻sub-6GHz頻段特性的巨大差異，毫米波5G芯片/器件、設(shè)備的測(cè)試面臨巨大的挑戰(zhàn)，器件/芯片商、設(shè)備商（含基站設(shè)備商與終端設(shè)備商）需要功能強(qiáng)大、高度綜合且靈活的測(cè)試解決方案，針對(duì)與行業(yè)的需求，是德科技已具備毫米波測(cè)試儀器并推出了毫米波測(cè)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(duì)其進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)估其相應(yīng)的性能，評(píng)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(tái)和儀表進(jìn)行測(cè)試。而且毫米波器件/芯片的端口連接測(cè)試很有限，需要測(cè)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(jí)別的毫米波芯片/器件沒(méi)有封裝，測(cè)試時(shí)需要充分考慮散熱和屏蔽的問(wèn)題。

所以，針對(duì)毫米波技術(shù)的應(yīng)用，需要建立相應(yīng)的技術(shù)研究手段，尖端測(cè)試平臺(tái)的搭建是整個(gè)研發(fā)技術(shù)資源的重要方面。網(wǎng)絡(luò)分析儀是對(duì)毫米波器件測(cè)試的重要儀表。是德科技可提供高達(dá)1.1THz的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與配套探針臺(tái)。

在系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試方面，毫米波5G無(wú)線傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)的指標(biāo)是一個(gè)重要的測(cè)試項(xiàng)目。無(wú)論是器件/芯片廠商還是基站系統(tǒng)廠商都需要測(cè)試系統(tǒng)級(jí)指標(biāo)以保證整個(gè)傳輸鏈路的性能（如矢量EVM和ACLR鄰道泄露比等）滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。測(cè)試系統(tǒng)級(jí)指標(biāo)需要滿足頻率和帶寬要求的毫米波寬帶信號(hào)源和毫米波寬帶頻譜儀組成的測(cè)試系統(tǒng)來(lái)完成要求。

毫米波和超寬帶的PA EVM測(cè)試與傳統(tǒng)的低頻和窄帶測(cè)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(duì)儀表和附件構(gòu)成的測(cè)試平臺(tái)的要求大大提高，由測(cè)試平臺(tái)引入的失真和誤差會(huì)嚴(yán)重影響最終的測(cè)試結(jié)果。比如平坦度不夠好，測(cè)試平臺(tái)對(duì)不同的頻率成分的衰減不一致，整個(gè)系統(tǒng)指標(biāo)下降，EVM會(huì)惡化嚴(yán)重。所以測(cè)試平臺(tái)本身必須具有寬帶校準(zhǔn)能力以保證引入的失真和誤差達(dá)到最小，對(duì)此，是德科技系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件能快速地對(duì)整個(gè)測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行校準(zhǔn)，保證測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

此外，在設(shè)備基站與終端設(shè)備測(cè)試方面，設(shè)備廠商在實(shí)現(xiàn)毫米波5G設(shè)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(wú)線測(cè)試儀可助力設(shè)備商通過(guò)“多DUT”方法實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)、顯著提高產(chǎn)能、降低測(cè)試成本的目標(biāo)；是德科技PathWave可極大方便IP從設(shè)計(jì)驗(yàn)證和測(cè)試（DVT）階段到制造階段的遷移，最大程度地減少遷移測(cè)試IP的工作量，同時(shí)確保測(cè)量相關(guān)性，從而使得設(shè)備商縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

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毫米波5G商用未來(lái)前景看好

WRC-19大會(huì)預(yù)計(jì)從2020年到2034年的15年時(shí)間里，移動(dòng)通信對(duì)毫米波頻譜資源的利用將有望推動(dòng)全球GDP增長(zhǎng)5650億美元。如今，毫米波5G已成為世界各國(guó)以及國(guó)際組織關(guān)注的重點(diǎn)。在中低頻5G規(guī)模商用后，毫米波將成為5G商用的下一個(gè)重點(diǎn)。業(yè)內(nèi)開(kāi)始形成共識(shí)的是，在“后5G”時(shí)代與6G時(shí)代，毫米波將成為極大提升網(wǎng)絡(luò)容量和促進(jìn)新業(yè)務(wù)部署的關(guān)鍵使能。

工信部于2017年7月批復(fù)24.75-27.5GHz頻段和37-42.5GHz頻段用于我國(guó)5G毫米波技術(shù)研發(fā)實(shí)驗(yàn)，IMT-2020（5G）推進(jìn)組成立的高頻討論組負(fù)責(zé)制定了毫米波關(guān)鍵技術(shù)要求、毫米波外場(chǎng)性能測(cè)試方法等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，正在分階段推進(jìn)5G毫米波技術(shù)試驗(yàn)工作計(jì)劃，2019年重點(diǎn)驗(yàn)證了5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)特性；2020年重點(diǎn)驗(yàn)證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作，并開(kāi)展高低頻協(xié)同組網(wǎng)驗(yàn)證；2020年到2021年開(kāi)展典型場(chǎng)景驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)將有望于2022年底前規(guī)模商用毫米波5G，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，毫米波將作為室外熱點(diǎn)和部分室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋的容量吸收層。在此之前，相關(guān)產(chǎn)業(yè)將經(jīng)歷大發(fā)展，功能強(qiáng)大、高度綜合且靈活的測(cè)試解決方案將在其中提供不可或缺的助力。

原文標(biāo)題：毫米波5G真的來(lái)了！

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