毫米波5G商用未来前景看好

全球毫米波5G产业蓬勃发展

近段时间的多个行业会议上，产业链代表均评估认为，毫米波5G网络部署已经成为全球5G技术发展的重点。GSA在10月底发布的最新统计数据显示，目前全球有130家运营商正在投资24250 MHz-29500 MHz频段的5G网络，已有20多家运营商部署了毫米波5G系统。其中，美国毫米波5G网络的规模为全球最大，美三大移动通信运营商包括Verizon、AT&T与T-Mobile US都已经提供了毫米波5G商用服务；韩国三大运营商SK电讯、KT、LG U+以及日本主流运营商NTT DOCOMO、KDDI等也已经开始部署毫米波5G商业系统。

3GPP目前已经完成了Rel-15、Rel-16两个版本的5G标准制定工作，并在进行Rel-17的标准化制定工作。在3GPP Rel-15中，毫米波与中频段5G NR系统同步标准化，完成了基本功能的定义，包括基于多波束的同步与接入机制、天线端口的准共址映射关系、L1的RSRP测量与上报、波束失败恢复等与毫米波波束管理和传输相关的技术。3GPP Rel-16针对毫米波的系统配置进行了降低时延与开销的优化工作，并定义了Multi-panel/Multi-TRP、IAB、CA/DC增强技术，进一步增强了MIMO性能、降低上行反馈开销、优化上行覆盖，并支持多点传输，对Multi-TRP传输方案和控制信令等做了详细设计——在eMBB场景中支持单个DCI（S-DCI）、多个DCI（M-DCI）的多点传输方案，提高了下行链路吞吐量；在uRLLC场景中支持多个TRP传输相同数据的方案，提高了下行链路可靠性。Multi-TRP多点传输功能适合毫米波5G SA组网场景，能够避免由于遮挡造成的信号中断，保障毫米波5G通信质量与用户主观体验，而毫米波5G波束赋形终端需要开通Multi-Panel（多面板）功能才能支持Multi-TRP多点传输，目前多面板传输标准化进度较慢，需要进一步推动。此外，3GPP Rel-17正面向毫米波5G针对移动性、更多场景以及更高频段开展研究工作。

毫米波5G基站主设备方面目前以宏站为主，大规模MIMO阵列具有天线与射频通道高度集成、天线与射频通道数目众多、系统带宽大、射频前端体积减小、采用波束赋型技术等特点，研发、设计与生产目前以北美和日韩的毫米波5G频段为主，可以开始基本功能验证和外场试验，但是规格和具体指标有待统一要求，部分功能如波束管理、移动性等有待进一步完善；此外，还需健全设备体系、验证组网能力等。

用于5G终端的毫米波芯片方面，2018年初出现第一代（主要支持n260和n261频段）。2019年出现的第二代批量商用毫米波5G芯片已支持毫米波全频段，包括高通芯片、海思Balong5000基带芯片、三星Exynos 5123。从新进展看来，高通在X50芯片的基础研发了X55芯片可支持SA以及TDD模式，此外还推出了支持毫米波频段的第三代5纳米工艺5G芯片X60，预计2021年投入商用，可支持NR高低频双连接和载波聚合。高通支持毫米波频段的5G芯片支持100MHz单载波带宽、800MHz下行聚合带宽、400MHz上行聚合带宽；2020年新增联发科5G芯片“Helio M80”支持毫米波。

支持毫米波频段的5G终端方面，业内预计2020年底或2021年初，主流智能手机、Mi-Fi、CPE等可支持毫米波全频段。GSA最新发布的统计数据显示，截至2020年10月，已经有37款商用及预商用5G毫米波终端（支持257、n258或n261频段），其中5G毫米波智能手机19款、5G毫米波CPE设备8款。

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国内毫米波5G产业亟待成熟

GSMA的《5G毫米波在中国》报告显示，预计到2034年，在中国使用毫米波频段所带来的经济收益约1040亿美元，其中垂直行业领域中的制造业和水电等公用事业占贡献总数的62%、专业服务和金融服务占12%、信息通信和贸易占10%。

基于高频毫米波通信的各类先进技术将极大提升网络容量和并且促进新业务部署。具体来说，频谱的发放决定毫米波应用部署的时间节点，进而会影响毫米波5G网络部署的节奏和规模。不少业内人士认为，sub-6GHz频段是5G网络竞争的上半场（国内已经建成全球最大规模的sub-6GHz频段5G网络），毫米波则将是下半场。工信部在部署“推动5G加快发展”的5方面18项工作中，明确“适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划”，并考虑毫米波频段的规划方案。

国内5G网络商用一年以来（三大运营商2019年10月31日宣布正式商用5G），对于毫米波5G产业的推动力度逐步加大。中国移动有资深技术专家近期表示，毫米波5G将在2022年具备可规模商用的能力。此外GSMA在9月底发布的毫米波5G技术白皮书中介绍，8月份开展的一项调研显示，80%的受访企业认为2022年底之前中国将进行毫米波5G网络的部署，60%的受访企业认为2025年底之前毫米波5G将会成为中国5G的主要组成部分。

为何是2022年？从近期多次行业会议来看，全球毫米波5G产业尚未成熟，毫米波5G在技术方案、电性能指标、产品成熟度、成本等方面有待逐步优化，主要表现在以下方面：

①器件方面。毫米波器件的产业化成熟度决定毫米波5G系统的设备成本，将对未来的部署方案和落地应用产生重要影响。目前毫米波功放等器件效率低，导致整机功耗高，不利于规模商用。需要产业界汇聚产学研用力量共同推进高频器件的产业发展。

②芯片方面。目前国内在毫米波方面的研发和技术积累有很多，但是产业链的问题主要集中在原型系统和原型芯片与规模生产的脱节，毫米波5G国产芯片的量产能力有待验证，国产毫米波芯片的技术能力与产业水平亟待提升。

③基站设备方面。毫米波应用技术和成熟度不高、成本偏高，且相关参数和指标未能完全满足运营商网络实际需求，不利于市场推广，有待进一步研究优化解决方案。

⑤终端设备方面。支持毫米波的5G终端种类和数量仍需丰富，目前全球仅有37款商用及预商用5G毫米波终端（GSA在10月底发布的统计数据），仅一部分旗舰机支持，相关参数和指标未能完全满足运营商网络实际需求，尤其是国内毫米波5G终端能力尚待加强。新开发26 GHz频段5G终端的周期约为3-6个月，业内人士最新预计将可在2021年第一季度具备产品化能力。

从近期多次行业会议的反馈情况来看，国内移动通信产业各方对毫米波的重视程度不断提高，研发进度也逐渐加快。业内人士表示，尽早开展毫米波方面的研究、试点应用有利于运营商抢占毫米波研发的高地、引导毫米波标准制定、引导设备研发方向。

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毫米波5G测试技术最新进展

对于“加快推动5G毫米波商用”而言，贯穿于芯片/器件、设备（含基站设备与终端设备）的研发、生产、验收等各环节的测试技术的发展具有重大意义。但是由于高频毫米波相对于中低频sub-6GHz频段特性的巨大差异，毫米波5G芯片/器件、设备的测试面临巨大的挑战，器件/芯片商、设备商（含基站设备商与终端设备商）需要功能强大、高度综合且灵活的测试解决方案，针对与行业的需求，是德科技已具备毫米波测试仪器并推出了毫米波测试解决方案。

毫米波5G通信链路中，毫米波芯片/器件包括放大器、滤波器、混频器、传输线、天线等。在毫米波芯片/器件出厂之前，需要在wafer阶段对其进行测试，以评估其相应的性能，评估流片的良率。在Wafer阶段，毫米波芯片/器件的尺寸非常小，需配合探针台和仪表进行测试。而且毫米波器件/芯片的端口连接测试很有限，需要测试的参数却很多，比如S参数、增益压缩、谐波杂散等。再者，wafer级别的毫米波芯片/器件没有封装，测试时需要充分考虑散热和屏蔽的问题。

所以，针对毫米波技术的应用，需要建立相应的技术研究手段，尖端测试平台的搭建是整个研发技术资源的重要方面。网络分析仪是对毫米波器件测试的重要仪表。是德科技可提供高达1.1THz的矢量网络分析仪与配套探针台。

在系统指标测试方面，毫米波5G无线传输系统系统级的指标是一个重要的测试项目。无论是器件/芯片厂商还是基站系统厂商都需要测试系统级指标以保证整个传输链路的性能（如矢量EVM和ACLR邻道泄露比等）满足标准的要求。测试系统级指标需要满足频率和带宽要求的毫米波宽带信号源和毫米波宽带频谱仪组成的测试系统来完成要求。

毫米波和超宽带的PA EVM测试与传统的低频和窄带测试有很大的不同，主要的挑战在于毫米波和超宽带条件对仪表和附件构成的测试平台的要求大大提高，由测试平台引入的失真和误差会严重影响最终的测试结果。比如平坦度不够好，测试平台对不同的频率成分的衰减不一致，整个系统指标下降，EVM会恶化严重。所以测试平台本身必须具有宽带校准能力以保证引入的失真和误差达到最小，对此，是德科技系统校准软件能快速地对整个测试平台进行校准，保证测试结果的稳定和准确。

此外，在设备基站与终端设备测试方面，设备厂商在实现毫米波5G设备量产和产品上市方面面临诸多挑战，是德科技EXM无线测试仪可助力设备商通过“多DUT”方法实现快速生产、显著提高产能、降低测试成本的目标；是德科技PathWave可极大方便IP从设计验证和测试（DVT）阶段到制造阶段的迁移，最大程度地减少迁移测试IP的工作量，同时确保测量相关性，从而使得设备商缩短产品上市时间。

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毫米波5G商用未来前景看好

WRC-19大会预计从2020年到2034年的15年时间里，移动通信对毫米波频谱资源的利用将有望推动全球GDP增长5650亿美元。如今，毫米波5G已成为世界各国以及国际组织关注的重点。在中低频5G规模商用后，毫米波将成为5G商用的下一个重点。业内开始形成共识的是，在“后5G”时代与6G时代，毫米波将成为极大提升网络容量和促进新业务部署的关键使能。

工信部于2017年7月批复24.75-27.5GHz频段和37-42.5GHz频段用于我国5G毫米波技术研发实验，IMT-2020（5G）推进组成立的高频讨论组负责制定了毫米波关键技术要求、毫米波外场性能测试方法等行业标准，正在分阶段推进5G毫米波技术试验工作计划，2019年重点验证了5G毫米波关键技术和系统特性；2020年重点验证毫米波基站和终端的功能、性能和互操作，并开展高低频协同组网验证；2020年到2021年开展典型场景验证。国内将有望于2022年底前规模商用毫米波5G，未来5G网络建设中，毫米波将作为室外热点和部分室内热点覆盖的容量吸收层。在此之前，相关产业将经历大发展，功能强大、高度综合且灵活的测试解决方案将在其中提供不可或缺的助力。

原文标题：毫米波5G真的来了！

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责任编辑：haq