5G不再僅僅是一個承諾——它是非常真實(shí)的龐大市場，盡管其實(shí)施尚處于起步階段。2019年有兩個例子表明5G的部署正在成為現(xiàn)實(shí)。其中之一是Verizon在其所有NFL橄欖球賽場中都推出了5G服務(wù);另一個例子在韓國，5G用戶在當(dāng)年8月——僅在本地運(yùn)營商推出商業(yè)化技術(shù)四個月后便達(dá)到200萬以上。在本文中，我們將探討小型基站密集化、頻譜采集、頻譜共享和大規(guī)模MIMO等領(lǐng)域中5G的發(fā)展趨勢。盡管普及尚需時日，但5G有望成為有史以來增長最快的移動技術(shù)。根據(jù)全球移動供應(yīng)商協(xié)會(GSA)的調(diào)研，5G的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于4G LTE——部署節(jié)奏超越后者約兩年;其最近發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，全球有50多家運(yùn)營商推出了5G移動網(wǎng)絡(luò)，并且至少有60款不同的5G移動設(shè)備可用。

最終，5G將帶來改變生活的影響，并顛覆許多行業(yè)。但是，在2020年，運(yùn)營商將重點(diǎn)支持前兩個主要5G用例：更快的移動連接性和帶來高速無線連接的固定無線接入(FWA)。

Qorvo在其《5G RF傻瓜書(5G RF for Dummies)》第二版中強(qiáng)調(diào)了5G的高速發(fā)展;這本新近更新的著作描述了將5G愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵趨勢與技術(shù)支持因素。

以下是書中的一些要點(diǎn)。

1.網(wǎng)絡(luò)密集化與小型基站

5G用戶將需要更多的蜂窩基站以大幅擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)容量并支持?jǐn)?shù)據(jù)流量的增長。這促使移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商(MNO)急于采用小型基站(即人口稠密的城區(qū)中安裝在建筑物、路燈柱等場合的小型低功率基站)來提高網(wǎng)絡(luò)密集度。這些小型基站將幫助MNO滿足用戶對大量數(shù)據(jù)的渴求，改善服務(wù)質(zhì)量。

2.頻譜收集

5G需要大量帶寬。更大的帶寬使運(yùn)營商可以增加容量并提高數(shù)據(jù)速率，從而使用戶可以更快地下載大文件并獲得高分辨率的無抖動流媒體。物理層和更高層的設(shè)計(jì)與頻率無關(guān)，但為每個層制定了單獨(dú)的無線電性能要求。較低的頻率范圍(FR1)也稱為sub-7GHz，即410 - 7,125 MHz頻段;較高的頻率范圍(FR2)也稱為毫米波(mmWave)，范圍為24.25 - 52.6 GHz。

為了獲得FR1和FR2中的帶寬，必須分配更多的頻譜。目前，約40個國家和地區(qū)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)分配了新的頻率并實(shí)現(xiàn)了LTE頻譜的重新劃分，然而，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。根據(jù)GSA的數(shù)據(jù)，有54個國家計(jì)劃從現(xiàn)在起到2022年底分配更多頻譜，以盡可能地至少解決一部分問題。

3. 4G到5G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)

5G無線電接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)旨在與現(xiàn)有4G LTE網(wǎng)絡(luò)配合使用。3GPP允許多個新無線電(NR)部署選項(xiàng)。因此，如下圖所示，通過從非獨(dú)立(NSA)到獨(dú)立(SA)組網(wǎng)，MNO可以更輕松地遷移至5G。

5G部署的過渡

4.動態(tài)頻譜共享

動態(tài)頻譜共享(DSS)是一項(xiàng)新技術(shù)，可以進(jìn)一步幫助實(shí)現(xiàn)從4G到5G的平滑遷移。借助DSS，運(yùn)營商可以允許4G和5G用戶共享同一頻譜，而不必將頻譜的每個部分專用于4G或5G。這意味著運(yùn)營商可以更有效地使用其網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)用戶需求分配容量從而優(yōu)化用戶體驗(yàn)。因此，隨著5G用戶數(shù)量的增加，網(wǎng)絡(luò)可以在總?cè)萘恐袨槊總€用戶動態(tài)分配更多容量。

5.毫米波(mmWave)

5G網(wǎng)絡(luò)可以使用毫米波FR2頻譜來提供最高的數(shù)據(jù)速率，在該頻譜中可以使用大范圍的帶寬。毫米波現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí)：5G網(wǎng)絡(luò)正在將其用于FWA和移動設(shè)備，并將在將來用于其它用例。隨著5G網(wǎng)絡(luò)部署的擴(kuò)大和適用于家用設(shè)備的出現(xiàn)，運(yùn)營商預(yù)計(jì)將FWA推廣到更多家庭。

6.大規(guī)模MIMO

MIMO(多輸入多輸出)通過使用多個天線以相同的帶寬傳送多個數(shù)據(jù)流來提高數(shù)據(jù)速度和網(wǎng)絡(luò)容量。當(dāng)今的許多LTE基站已經(jīng)使用多達(dá)8根天線來傳輸數(shù)據(jù)，但是5G引入了大規(guī)模MIMO，它使用32或64個天線，在將來甚至還會更多。大規(guī)模MIMO對毫米波尤為重要，因?yàn)槎鄠€天線集中了收發(fā)信號，以提高數(shù)據(jù)速率并補(bǔ)償高頻下的傳播損耗。這極大地提升了吞吐量和能效。

7. RFFE創(chuàng)新助力5G

真正實(shí)現(xiàn)5G愿景需要創(chuàng)新射頻前端(RFFE)技術(shù)的參與。隨著手機(jī)、基站和其它設(shè)備變得越來越時尚、小巧，RFFE將需要在更少的空間中獲得更強(qiáng)大性能，同時提高能效。一些RF技術(shù)是實(shí)現(xiàn)5G目標(biāo)的關(guān)鍵;它們包括：

氮化鎵(GaN)。GaN非常適合能夠在高溫下工作的大功率晶體管。GaN PA在5G中的潛力才剛剛開始被認(rèn)識到。其所具備的高射頻功率、低直流功耗、小尺寸和高可靠性使設(shè)備制造商可以制造體積更小、重量更輕的基站。通過GaN PA，運(yùn)營商可以以更少的天線陣列單元和更低的功耗，滿足毫米波傳輸?shù)母咝蜉椛涔β?EIRP)輸出規(guī)范。這使得系統(tǒng)重量更輕，安裝成本更低。

BAW濾波器。5G所使用的頻段及載波聚合(CA)組合的數(shù)量大幅增加，并且需要與許多其它無線標(biāo)準(zhǔn)共存，這意味著高性能濾波器對于避免干擾至關(guān)重要。表面聲波(SAW)和體聲波(BAW)濾波器占板面積小、性能卓越且價(jià)格適中，是5G移動設(shè)備中使用的主要濾波器類型。