2019年是5G元年，近一年多個國家和地區(qū)都推出了5G商用服務(wù)。2020年，5G的部署將會更進一步，在2月22日，中國工信部召開了加快推進5G發(fā)展，做好信息通信業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)工作電視電話會議，強調(diào)要在做好疫情防控工作的同時，要做好5G發(fā)展和復(fù)工復(fù)產(chǎn)工作，加快5G商用步伐。

截止2月20日，中國聯(lián)通已累計開通5G基站6.4萬個，網(wǎng)絡(luò)覆蓋所有直轄市、主要省會城市，以及京津冀、長三角、大灣區(qū)等區(qū)域的重點城市。中國聯(lián)通更是表示要在今年上半年與中國電信力爭完成47個地市、10萬基站的建設(shè)任務(wù)，三季度力爭完成全國25萬基站建設(shè)，較原定計劃提前一個季度完成全年建設(shè)目標。截至1月底，中國移動已開通5G基站7.4萬個，已在50個城市實現(xiàn)5G商用；并將力爭2020年底5G基站數(shù)達到30萬，確保2020年內(nèi)在全國所有地級以上城市提供5G商用服務(wù)。

其實，就全球來看，2020年5G發(fā)展勢頭也很強勁，目前已經(jīng)有超過45家運營商部署了5G網(wǎng)絡(luò)，超過40家終端廠商宣布發(fā)布5G終端，超過115個國家的340多家運營商對5G進行了投資。與10年前4G剛開始部署的情況相比有著巨大的數(shù)量級差別：2011年左右，首個4G網(wǎng)絡(luò)開始部署。在4G部署的第一年中，全球只有4家運營商、3家終端廠商推出了相關(guān)的商用產(chǎn)品及服務(wù)，因此5G的部署和發(fā)展速度要遠遠超過4G。

5G時代已經(jīng)來臨，關(guān)于5G改變生活、賦能產(chǎn)業(yè)、提振經(jīng)濟的預(yù)測數(shù)據(jù)不勝枚舉，但是，如何讓消費者感受到實實在在的性能提升，讓消費者愿意為5G買單？如何洞察全球5G部署的演進方向，助力移動產(chǎn)業(yè)提前為5G網(wǎng)絡(luò)和終端的下一步發(fā)展鋪平道路？這些都需要實實在在的創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品來給出答案。

5G調(diào)制解調(diào)器是推進全球5G部署的關(guān)鍵

不論是手機、CPE，還是模組和聯(lián)網(wǎng)PC等終端側(cè)設(shè)備，如果要連上5G網(wǎng)絡(luò)，都需要有5G調(diào)制解調(diào)器的支持，目前推出5G調(diào)制解調(diào)器的廠商主要有高通、聯(lián)發(fā)科技、華為、紫光展訊等幾家。其中最先商用化的有高通驍龍X50、X55，華為巴龍5000等幾款。

在2月18日，高通更是更進一步，推出了更為先進的第三代5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)——驍龍X60。其中的5G基帶采用5nm工藝，支持聚合全部主要頻段及其組合，包括毫米波和Sub-6GHz的FDD和TDD頻段，以及5G VoNR能力，加速5G網(wǎng)絡(luò)部署向獨立組網(wǎng)（SA）演進。

圖1：高通第三代5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)——驍龍X60。

目前，全球所有5G手機的語音通話功能都是依靠4G VoLTE。但隨著5G部署的擴展和技術(shù)的成熟，特別是SA部署完成后，整個網(wǎng)絡(luò)里的各個網(wǎng)元基本上都是支持5G的，沒有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以支撐4G業(yè)務(wù)，所以必須采用5G來支撐語音通話，支持VoNR就成了5G手機必備的特性。

圖2：高通驍龍X60對5G網(wǎng)絡(luò)性能的提升。

根據(jù)高通披露的信息，驍龍X60主要具有以下幾個特性：

? 業(yè)界首個采用5納米工藝，使5G基帶芯片能效更高，占板面積更小。
? 支持5G FDD-TDD 6GHz以下頻段的載波聚合，有助于最大化網(wǎng)絡(luò)可用頻譜資源，以提升網(wǎng)絡(luò)容量及峰值速率。
? 支持5G TDD-TDD 6GHz以下頻段的載波聚合，能夠?qū)崿F(xiàn)5G SA峰值速率翻倍（相比于驍龍X55）。
? 業(yè)界首次引入毫米波~6GHz以下聚合，為運營商提供全面豐富的選擇，以兼顧實現(xiàn)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)容量及覆蓋。
? 搭配驍龍X60的全新Qualcomm QTM535毫米波天線模組，較上一代產(chǎn)品具有更小巧緊湊的設(shè)計，支持打造全新、纖薄的毫米波智能手機設(shè)計，實現(xiàn)更為出色的毫米波性能。

5G峰值下行速率為7.5Gbps，峰值上行速率為3Gbps。而且支持5G雙SIM卡。

高通官網(wǎng)顯示的驍龍X60 5G 解決方案的亮點主要有四個：為運營商5G部署提供極致靈活性、更廣泛可靠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、更佳能效和更快的5G速率。

圖3：驍龍X60的新特性。

對于驍龍X60的四大新特性，高通產(chǎn)品市場高級總監(jiān)沈磊在接受媒體采訪時介紹說，雖然不同國家5G演進路徑不太一樣，但是未來5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)將呈現(xiàn)出比較統(tǒng)一的情況，就是借助高頻段毫米波支持重點地區(qū)的高速率傳輸，利用5G中低頻段、尤其是低頻段和FDD頻段進行全國范圍的覆蓋。

他認為，5G網(wǎng)絡(luò)從低頻段、中頻段和高頻段都有一個分層的支持，因此，毫米波和Sub-6GHz的TDD、FDD是處于一個共存的狀態(tài)的。通過Sub-6GHz和毫米波的各種載波聚合的組合可以完善用戶的體驗。而動態(tài)頻譜共享（DSS）能夠支持運營商使用低頻段來提供5G服務(wù)。Sub-6GHz頻段的聚合，以及Sub-6GHz頻段和毫米波頻段的聚合，能夠為運營商帶來最高的部署靈活性。

對于載波聚合，在沈磊看來，如果能夠把5G頻譜中6GHz以下以及毫米波的不同頻段有機地組合在一塊，將會在以下幾方面帶來優(yōu)勢：

一是，由于每個國家和地區(qū)的頻譜和頻段劃分不一致，所以全球頻譜和頻段復(fù)雜性非常高，只有載波聚合能夠把6GHz以下以及毫米波離散的、各有特性的頻譜聚合在一起，提供更好的用戶體驗、識別率、覆蓋率和網(wǎng)絡(luò)容量。
二是，毫米波和6GHz以下頻段隨著頻譜的升高或降低，頻寬、速率、覆蓋性都會發(fā)生變化，各具特性，載波聚合可以靈活地根據(jù)實際可用的頻譜來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的特性。比如毫米波的一個載波大概是100MHz，在毫米波內(nèi)部進行載波聚合可以做到4個/8個載波的聚合甚至更高；6GHz以下頻段TDD一個載波是100MHz，F(xiàn)DD一個載波是20MHz或更高，可以使用1個/2個載波，隨著時間的演進今后將支持更多的聚合。
除此之外，驍龍X60能夠支持FDD內(nèi)部的載波聚合，可以支持6GHz以下TDD和FDD之間的載波聚合，并支持6GHz以下和毫米波聚合。

其實驍龍X60是高通的第三代從調(diào)制解調(diào)器到天線的5G解決方案，在此之前還有第一代/第二代5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)——驍龍X50/驍龍X55。其中，2016年10月推出的驍龍X50采用10納米制程工藝，支持6GHz以下及毫米波、NSA、TDD和多SIM卡；而X55采用7納米工藝制造，支持寬帶包絡(luò)跟蹤以及動態(tài)頻譜共享等諸多先進技術(shù)，具備高達7.5 Gbp的峰值速率。

圖4：高通三代5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)。

毫米波天線模組

在驍龍X60 5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)中，還有重要的新產(chǎn)品，那就是毫米波天線模組QTM535，相比上一代的QTM525，它更加輕薄、性能更優(yōu)，這對移動終端而言，好處多多。

圖5：高通QTM535毫米波天線模組。

QTM535集成了毫米波射頻鏈路上的所有元器件，包括收發(fā)、射頻前端器件，以及天線陣列。據(jù)沈磊介紹，只需要2~4個這樣的模組，就可以很容易做出一部支持毫米波的手機了?！笆褂肣TM525，我們已經(jīng)能夠支持客戶做出厚度僅為8毫米的支持5G毫米波的商用手機了，現(xiàn)在QTM535可以讓手機更加時尚輕薄。”

QTM535可以支持26GHz、28GHz和39GHz這幾種北美、韓國、日本、歐洲和澳大利亞已經(jīng)批準的毫米波頻譜，中國目前還沒有批準毫米波頻段的使用，目前還用不到。

如何應(yīng)對5G初期的1萬個頻段組合挑戰(zhàn)

從4G演進到成熟的5G并非一蹴而就，而是一個階段性的發(fā)展過程。2019年，許多地區(qū)正式開始部署5G，2020年至2021年全球運營商將會加快5G部署，擴大覆蓋范圍，持續(xù)增加網(wǎng)絡(luò)容量，并平滑地過渡到5G SA模式。

眾所周知，5G主要有兩大類可部署的頻譜資源，一個是6GHz以下頻段，頻率范圍大約是600MHz到5GHz、6GHz范圍；另一個是毫米波頻段，頻率范圍大約是26GHz、28GHz、39GHz，甚至更高。

總的來說，頻譜高低各有優(yōu)劣。比如頻譜頻率高的話，其頻寬就越寬，頻譜資源就越多，能承載的數(shù)據(jù)量也就越大。但隨著頻譜頻率增高，它的傳輸性能及覆蓋性能會有一定的下降；相反，頻譜頻率越低，它的頻寬降低，數(shù)據(jù)傳輸速率會有所降低，但傳輸性能及覆蓋能力會有所提升。

實際上，在Sub-6GHz頻段范圍內(nèi)頻譜的多工方式，主要分為兩種：頻分多址（FDD）和時分多址（TDD）。FDD指的是手機信號的收發(fā)通過兩個子頻段完成。這兩個頻段是錯開的，因此可以同時接收和發(fā)射信號；TDD指的是手機信號的收發(fā)通過一個頻段完成，因此信號的接收和發(fā)射不能同時進行，收發(fā)時間相互錯開。FDD和TDD使用情況的不同是由各個國家和地區(qū)的不同歷史背景和頻段部署狀況導(dǎo)致的?？傮w而言，Sub-6GHz頻段范圍內(nèi)的頻段越低，F(xiàn)DD的頻段越多。例如Sub-6GHz頻率范圍內(nèi)的600MHz、700MHz、1.8GHz等低頻段，大部分都是FDD；而Sub-6GHz頻率范圍內(nèi)的2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz等高頻段，則TDD比較多。

據(jù)沈磊介紹，從TDD和FDD的部署時間來看，TDD是優(yōu)先部署的，因為TDD頻段基本比較就緒，而FDD大部分頻段已經(jīng)被現(xiàn)有的4G占用，4G向5G頻段的釋放和重耕的過程需要時間，因此TDD的部署時間要相對早一些，后續(xù)會有FDD的相關(guān)部署。上述都是在Sub-6GHz頻率范圍內(nèi)的頻譜多工方式，如果在毫米波頻率范圍內(nèi)則目前都是TDD。

一般來說，目前5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式主要分兩種，即非獨立組網(wǎng)（NSA）和獨立組網(wǎng)（SA）。其實網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的核心架構(gòu)包含了接入網(wǎng)（Radio Access Network）和核心網(wǎng)（Core Network）。5G部署初期，我們把接入網(wǎng)部分換成5G設(shè)備，核心網(wǎng)還使用4G，這樣的組網(wǎng)方式叫NSA，在NSA模式中需要依靠一定的4G核心網(wǎng)能力。隨著時間的發(fā)展和技術(shù)的成熟，我們再將核心網(wǎng)也從4G換成5G，即核心網(wǎng)和接入網(wǎng)都是5G的組網(wǎng)方式，我們稱之為SA，在SA模式中5G可以獨立工作。從部署的時間上來看，整體趨勢是先啟動NSA，隨著5G核心網(wǎng)的成熟，將開始部署SA。

5G還有一個比較核心的技術(shù)就是載波聚合，即把5G頻譜中Sub-GHz和毫米波不同頻段有機組合在一起的技術(shù)。

就目前來說，不同的國家和地區(qū)采用了不同的頻譜、組網(wǎng)方式和載波聚合的組合，每個國家和地區(qū)的部署并不一致，都有自己獨特的頻段、組合情況，對技術(shù)的引入也都有自己的時間表。

圖6：全球5G部署規(guī)劃展望。

從圖6中，我們可以看到，截至2020年2月，目前的5G部署基本都是圍繞Sub-6GHz頻段的NSA模式來部署的，這包括美國、中國、歐洲、韓國和澳大利亞。美國已經(jīng)率先開始部署毫米波頻段了，歐洲部分國家、日本、韓國也將在今年跟進。

在沈磊看來，不論是Sub-6GHz，還是毫米波頻段的部署，從長遠來看都是殊途同歸的，很有可能經(jīng)過一段時間的發(fā)展之后，絕大部分的國家和地區(qū)會需要依靠Sub-6GHz和毫米波覆蓋的配合來提供更佳的5G服務(wù)。因為毫米波的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)率非常高，可以對一些熱點地區(qū)做重點覆蓋；而Sub-6GHz頻段的覆蓋性較好，可以進行大面積覆蓋。

預(yù)計，在2020年更多的5G的頻譜組合和技術(shù)將在全球范圍內(nèi)部署，NSA的Sub-6GHz TDD會在包括日本、拉丁美洲、東南亞等地區(qū)部署，毫米波也會在歐洲一些國家（俄羅斯、意大利的一部分）以及日本和韓國部署。Sub-6GHz中被4G占用的FDD頻段，2020年之后將逐步釋放并部署5G，預(yù)計2020年絕大部分國家都將進行FDD的實驗和部署。

圖7：5G發(fā)展初期的頻譜組合超過了1萬個。

由于每個國家和地區(qū)的歷史、經(jīng)濟和政策都非常不一樣，在5G發(fā)展的策略方面也都有自己的考量，為了追求更好的5G體驗和性能，他們都會根據(jù)自己特定的情況制定不同的時間表，并向前推進。

在這種情況下，5G初期的頻譜組合已經(jīng)非常復(fù)雜，而且這種射頻的組合數(shù)量還在快速上升當(dāng)中，就目前來看，頻譜組合方式已經(jīng)超過了1萬個。對于手機、CPE、模組和聯(lián)網(wǎng)PC等終端設(shè)備而言，如何處理這么多的頻譜組合，將是一個相當(dāng)重要的課題。因為這關(guān)乎著如何支持全球運營商應(yīng)對高復(fù)雜性，最大化5G頻譜資源利用效率，從而為消費者提供高速穩(wěn)定的5G連接

射頻（RF）濾波器將手機發(fā)射和接收的無線電信號從不同頻段中分離出來。濾波器能夠從多方面影響射頻前端的性能，很多射頻前端模組中都有分立式或集成式濾波器，包括功率放大器模組、分集接收模組等。因此，提高濾波器器件的性能能夠為整個射頻系統(tǒng)帶來性能上的巨大提升。

雖然單個功率放大器能夠覆蓋多個頻段，但目前單個濾波器基本上還只支持對應(yīng)特定的頻段，也就是說一個頻段就需要一個特定的濾波器。

從信號收發(fā)的角度來說，接收信號一般都是有分級的，可以一路收，但一般至少是兩路接收。其實從LTE手機開始，至少是兩路收，到了5G時代，5G手機可以達到四路收，每一個頻段每收一路基本上就需要一個濾波器。另外，發(fā)射鏈路也需要濾波器，數(shù)量根據(jù)發(fā)的路數(shù)而定，目前一般是發(fā)一路，SA模式下能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)兩路。

從頻段角度而言，采用濾波器的具體數(shù)量也受具體頻段的影響。有些頻段的收發(fā)條件非常苛刻，這些頻段的頻段很窄，收發(fā)位置非?？拷?，對濾波器的要求極高，因此需要采用性能更好一些的濾波器。

圖8：高通ultraSAW濾波器特性及性能參數(shù)。

在推出驍龍X60的同時，高通還公布了一項ultraSAW濾波器技術(shù)，據(jù)沈磊介紹，ultraSAW濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)將插入損耗提升整整1分貝（dB），在2.7GHz以下頻段范圍內(nèi)可以提供比與之競爭的體聲波（BAW）濾波器更高的性能。

據(jù)高通發(fā)布信息，ultraSAW濾波器可在600MHz至2.7GHz頻率范圍內(nèi)提供出色的發(fā)射、接收和交叉隔離能力；品質(zhì)因數(shù)高達5000；具有極低的插入損耗；以及出色的溫度穩(wěn)定性，可維持在個位數(shù)的ppm/開爾文范圍內(nèi)的極低溫度漂移。

射頻性能的提升可支持OEM廠商為消費者帶來具有出色連接性能和持久續(xù)航的5G終端。據(jù)悉，采用高通ultraSAW技術(shù)的一系列分立式和集成式產(chǎn)品于2020年第一季度開始量產(chǎn)，OEM廠商采用該技術(shù)推出的商用旗艦終端預(yù)計于2020年下半年推出。