【奥门新浦京网999】从设计、测试到封装5G毫米波技术面临哪些挑战

运营商、设备厂商和芯片厂商正在齐心协力地推展第五代移动通信标准（即5G）的制订。5G是现在4G（也称作长年演变项目，Longtermevolution，即LTE）移动通信标准的下一代，5G数据传输速率可多达10Gbps，是现在LTE标准的100倍。5G技术能否沦为现实，现在还是一个疑惑。　　不过，5G市场早已开始加剧。

Anokiwave、博通、英特尔、Qorvo、高通、三星以及其他不断涌现出来的厂商，正在研发5G芯片。已完成5G网络部署还面对诸多挑战，荐个例子，虽然设备商和芯片厂商早已在研发5G产品，但5G标准还没确认。

　　现在的LTE网络工作频率从700MHz跨越至3.5GHz，5G网络则不仅要相容LTE网络，还需反对公用免费（unlicensed，设备厂商不必须出售许可费用）或毫米波频段（录：目前毫米波波段基本免费，但免费波段不相等毫米波波段）。严苛意义的毫米波频率为30GHz至300GHz，对应波长分别为10mm到1mm，毫米波通信将很大提升无线数据传输的速率。　　早期的5G新的工作频率不会是28GHz（美国）与39GHz（欧洲），后面将引进其他频率，例如60GHz（录，通信行业不过于寄予厚望60GHz，因为60GHz信号传播的大气波动比较严重）、71GHz至86GHz，甚至有可能中用300GHz。

　　要反对毫米波通信，移动系统和基站必需配有改版更慢的应用于处理器、基带以及射频器件。事实上，5G标准对射频影响较小，必须一系列新的射频芯片技术来反对，例如反对相控天线的毫米波技术。毫米波技术最先应用于在航空军工领域，如今汽车雷达、60GHzWi-Fi都早已使用，将来5G也必定不会使用。

　　把毫米波技术从航天军工领域引进到商用市场并不更容易。毫米波技术还面对一些挑战，GlobalFoundries射频市场总监PeterRabbeni说，设计与设计构建，以及毫米波产品测试都会遇上不少艰难。这主要是因为毫米波频率太高了。

　　设计毫米波芯片很难，但测试不会更加无以。在业内，我们很早已开始测试毫米波产品，但这些毫米波芯片主要用作航天军工市场。NI销售与市场继续执行副总裁EricStarkloff说，毫米波测试的成本很高，我们正在希望大幅度降低毫米波测试的成本，这样才有可能大规模推展毫米波。

　　虽然5G技术面对诸多挑战，但Verizon计划2017年的时候在美国获取部分5G服务，韩国电信与三星则计划2018年冬奥会期间获取5G服务，但大规模5G部署会早2020年。　　我很猜测，即使到2020年，5G能否获取更为完备的移动服务，ForwardConcepts总裁WillStrauss说道，当然，2018年会有5G试运营网络获取高速移动通信服务，不过那时候需要负担得起5G手机的人非常少。　　虽然离5G确实构建另有很长时间，但业界必须严肃检视5G技术，以追随发展到步伐。下面我们就从芯片、工艺、测试和PCB等角度来详细分析一下5G技术现状。

　　什么是5G？　　究竟什么是5G？为什么我们必须5G？现在，多数运营商部署的4G移动通信标准被沦为LTEUltra（LTEAdvanced，为LTE标准的第10版，全称LTE-A）。根据4G技术规范，运营商部署了第四级（Cat4）与第六级（Cat6）LTE-A移动通信网络，第四级LTE-A下载速度平均150Mbps，第六级LTE-A下载速度更高，平均300Mbps。

　　再行过一段时间，运营商将部署LTE-APro（为LTE标准的第１３版），LTE-A被指出是4.5G技术，被看做通向5G的跳板。根据NI的资料，LTE-APro反对32个载波单元（LTE-A是5个），大规模多进多出技术（MassiveMIMO）以及免费频段LTE技术等。

这些技术都是5G技术的一部分，不过5G技术将更进一步把工作频率扩展到毫米波频段。对于LTE-APro，运营商不会部署第十级(Cat10）移动网络，反对450Mbps下载速度，部分运营商不会部署下载速度约1Gpbs的第16级（Cat16）移动网络。

　　虽然现在4G网络速度还不俗，但根据爱立信的估算，从2015到2021年，移动数据流量每年增长率在45%左右，到2021年每部手机每月数据流量将从2015年的1.4GB快速增长到8.9GB左右。　　因为移动数据流量飞速快速增长等原因，人们对5G技术的市场需求是现实不存在的。有所不同运营商获取的5G服务有可能言和有区别，但大体上每家运营商自由选择的5G技术都还包括以下三项：增强型移动宽带、物联网和机器通信。

　　增强型移动宽带引进毫米波技术，可使移动数据传输速率多达10Gbps。5G网络容量是4G的1000多倍，传输延后减少到4G的十分之一。物联网主要是指基于无线网络的技术，为了物联网更佳的发展，现在业界也制订了一个窄带无线网络标准，沦为窄带物联网（NBIOT）。

同时，5G包括一种分开的机器对机器通信协议（M2M），5G中规定的M2M协议被称作LTE-M。　　5G中对低功耗和宽电池寿命明确提出了拒绝，NI首席市场经理DavidHall说道，NBIOT和LTE-M都是为机器与机器通信而设计的，在现有移动通信协议上展开了改动，它们在射频方面都比较简单。　　那么引进这些标准的副作用在哪里？WiFi等无线技术都能被置放5G概念内，将是整个市场变得复杂、不确认甚至恐慌。

例如，5G也许不会把60GHz无线网络技术（WiGig）包括进去，其他的无线标准也在不断涌现，例如LoRa和Sigfox。　　但是不太可能（如果不是不有可能）设计出有一颗射频芯片反对所有国家的所有无线通信标准。你能同时符合所有的市场需求吗？无法！ADI公司通信基础设施部门首席技术官ThomasCamerson斩钉截铁地说道。

所以，将来运营商只不会反对一部分5G标准。（运营商的）目标是竣工一个灵活性的网络，可以符合细分的横向市场需求。Camerson说。

　　此外，比起4G，毫米波信号传输距离变长，由于波长变长和空气吸取等因素影响，5G信号传播距离约为200米。为了符合短距离传输范围的数据流量市场需求，5G将使用大规模多进多出技术（MassiveMIMO），通过用于多根天线来大幅提高系统通信容量。从这个例子可以管窥5G网络有多简单。

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