一年5650亿美元，毫米波5G真的来了！

10月28日开幕的国际电信联盟2019年世界无线电通信大会(WRC-19)，把24.25-86 GHz频段的部分毫米波频谱标识用于国际移动通信，以满足5G等在2020年及未来的发展需求。

预计之后，将有越来越多的国家把部分毫米波频段指配给5G系统。此外，我国毫米波5G频谱规划有望在年底出台——工信部无线电管理局《2019年全国无线电管理工作要点》中明确提出“适时发布5G系统部分毫米波频段频率使用规划，引导5G系统毫米波产业发展”。可以预见，全球毫米波5G产业将由此迎来新一波大发展。

毫米波之于5G及未来移动通信的发展具有重要意义，其突出地反映在所能创造的巨大社会经济价值方面。对此，业界正在进行初步探索。

比如，10月份，Verizon在康宁的工厂内部署毫米波5G以助力生产效率提升;目前，AT&T的毫米波5G主要是面向诸多商企客户开发创新型用例。GSMA协会发布报告《在毫米波频段提供5G服务的社会经济效益研究》预测，从2020年到2034年，毫米波5G对全球GDP的贡献将呈指数级增长态势，2034年将贡献5650亿美元的全球GDP、税收达1520亿美元，如下图。

按照ITU-R《5G愿景需求报告》的定义，5G系统至少要支持10-20 Gbps峰值速率。从目前韩国、英国等已经商用的5G网络来看，Sub-6 GHz频段5G系统尚无法达到ITU-R所设定的上述目标。

所幸的是，毫米波已经在几年前就开始成为5G发展的重要研究方向——3GPP在2018年12月发布的Rel-15(5G第一阶段标准)中已经对n257(26.5-29.5 GHz频段)、n258(24.25-27.5 GHz频段)、n260(37-40 GHz频段)、n261(27.5-28.35 GHz频段)的5G NR系统进行了标准化;此外，3GPP Rel-16正在进行52.6 GHz以上频段毫米波5G的标准化研究，将可提供高达2 GHz的带宽，并确定其潜在用例和部署场景。

毫米波5G有着丰富的潜在应用场景。欧盟在2019年10月份发布的《关于使用毫米波频段在欧盟部署5G生态系统的研究》指出，毫米波5G可用于大容量的eMBB服务(固定无线接入、高清视频通信、虚拟/增强/混合现实)，5G前传/回传，包括汽车在内的垂直行业服务，其他交通运输(火车和公共汽车)，制造/工业自动化，电网通信，智慧城市，医疗应用，公共安全。

GSMA协会的上述报告认为毫米波5G在2034年贡献的5650亿美元GDP中，23%源于工业自动化、18%源于远程对象操控、16%源于VR及会议、15%源于家中及办公室的高速连接、14%源于下一代交通连接、3%源于网络迅速部署/临时连接(如应急通信场景)、11%源于其他场景。

实现这些潜在应用的大前提，就是让毫米波5G通信系统部署成为现实。据5G微信公众平台(ID：angmobile)一直以来的观察，过去几年，Verizon、AT&T、美国国家仪器公司(NI)、高通、诺基亚、爱立信、三星等行业巨头持续扎实进行毫米波5G芯片、网络设备、终端的研发、验证及组网试验，截至目前，美国主流移动通信运营商已经在数十个城市部署了28 GHz、39 GHz频段毫米波5G网络，韩国三大运营商也已于2018年6月获得28 GHz频段的5G毫米波频谱，日本NTT DOCOMO、KDDI等运营商也一直在进行毫米波5G网络外场试验。

另据GSA协会在2019年10月底发布的数据，目前有112家运营商正在对24.25-29.5 GHz频段5G技术进行投资(含试验、预商用、商用)，已有60款5G终端支持毫米波频段。

不过，上述还只是初级探索。全球范围来看，截至目前，毫米波5G产业链仍然处于早期阶段，无线网络主设备主要支持受到北美、日韩运营商青睐的毫米波频段，而且仅支持一些基本功能，移动性管理、波束管理等重要功能尚未成熟，高频器件性能、链路特性、波束赋型与波束管理算法、EMC(电磁兼容)等亟待完善。

国内看来，年底发布毫米波5G频谱规划后，产业发展就可以“有的放矢”了，势必要求毫米波5G标准、射频器件、设备研发进度加快，但是行业资深专家指出，在这些环节中很重要的“测试”方面，国内毫米波5G测试方案的可行性、可靠性、准确性、成本、效率等面临很多问题和挑战。

从5G网络设备、网络网关到5G终端，在产品开发到最终生产测试过程中的所有阶段，都需要部署可靠、稳定的测试方案——比如测试调制质量、射频放大器线性度、接收机信噪比、发射机效率等参数是否符合3GPP及运营商的规范，这是决定成败的关键。在基带部分，毫米波5G与中频段5G的成熟度相当，但是在射频部分，毫米波5G设备的功能、性能、测试方法等在目前是令业界很棘手的事。

一直以来，人们都认为射频工程是一项专业性非常强的技能，因为射频技术并不总是如预期那样工作，而射频工程就是为了征服这一技术难题;而且随着5G的出现以及5G所依赖的新通信架构方法的出现，射频工程的重要性也不断凸显出来。

由于使用毫米波来发射和接收信号，测试工程面临着诸多新挑战，比如可能会遇到当前Sub-6GHz移动通信技术未曾遇到的一些传播和信号路径问题，而且在设计新组件和半导体器件方面也会碰到许多全新的难题。技术与经验积累有助于高效解决这些新问题，5G微信公众平台观察到，几年前就积极参与全球主流运营商、芯片商、设备商毫米波5G技术与产品研发/验证/试验/预商用及商用等系列活动、打造了5G PXI平台等经典测试解决方案的NI公司，近期发布了毫米波5G设备测试工程指南，可谓业界的“及时雨”。

如下图所示，在从基带、数模/模数变换、中频到射频的上/下频变换、波束赋型、射频前端(FEM)、大规模天线阵列到空口的毫米波5G新架构中，NI给出了在规划5G设备测试方案时的一些可能测试点。

· IQ与IF测试

基带收发仪使用正交调制IQ波形，NI毫米波5G设备测试工程指南指出，对于此类波形，线性度、IQ信号校准和中频信号调理都是关键测试点。工程师需要能够使用高线性度测试设备，生成5G波形，并获得能够处理高带宽IQ波形的测试集。同样，通过上/下变频将IF转换为毫米波的射频收发仪需要严格的测试。信号完整性、放大器效率、输出功率以及去除无用谐波和相位噪声假象都是可能需要考虑的测试指标。

· 波束赋型与FEM测试

（编辑：辽源站长网）

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