2019年是5G元年，近一年多個國家和地區都推出了5G商用服務。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發展，做好信息通信業復工復產工作電視電話會議，強調要在做好疫情防控工作的同時，要做好5G發展和復工復產工作，加快5G商用步伐。

截止2月20日，中國聯通已累計開通5G基站6.4萬個，網絡覆蓋所有直轄市、主要省會城市，以及京津冀、長三角、大灣區等區域的重點城市。中國聯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、10萬基站的建設任務，三季度力爭完成全國25萬基站建設，較原定計劃提前一個季度完成全年建設目標。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5G商用；并將力爭2020年底5G基站數達到30萬，確保2020年內在全國所有地級以上城市提供5G商用服務。

其實，就全球來看，2020年5G發展勢頭也很強勁，目前已經有超過45家運營商部署了5G網絡，超過40家終端廠商宣布發布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量級差別：2011年左右，首個4G網絡開始部署。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的商用產品及服務，因此5G的部署和發展速度要遠遠超過4G。

5G時代已經來臨，關于5G改變生活、賦能產業、提振經濟的預測數據不勝枚舉，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，助力移動產業提前為5G網絡和終端的下一步發展鋪平道路？這些都需要實實在在的創新技術和產品來給出答案。

5G調制解調器是推進全球5G部署的關鍵

不論是手機、CPE，還是模組和聯網PC等終端側設備，如果要連上5G網絡，都需要有5G調制解調器的支持，目前推出5G調制解調器的廠商主要有高通、聯發科技、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調制解調器及射頻系統——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網絡部署向獨立組網（SA）演進。

圖1：高通第三代5G調制解調器及射頻系統——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部署的擴展和技術的成熟，特別是SA部署完成后，整個網絡里的各個網元基本上都是支持5G的，沒有網絡結構可以支撐4G業務，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網絡性能的提升。

根據高通披露的信息，驍龍X60主要具有以下幾個特性：

? 業界首個采用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，有助于最大化網絡可用頻譜資源，以提升網絡容量及峰值速率。
? 支持5G TDD-TDD 6GHz以下頻段的載波聚合，能夠實現5G SA峰值速率翻倍（相比于驍龍X55）。
? 業界首次引入毫米波~6GHz以下聚合，為運營商提供全面豐富的選擇，以兼顧實現最優網絡容量及覆蓋。
? 搭配驍龍X60的全新Qualcomm QTM535毫米波天線模組，較上一代產品具有更小巧緊湊的設計，支持打造全新、纖薄的毫米波智能手機設計，實現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、更廣泛可靠的網絡覆蓋、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，高通產品市場高級總監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網絡的架構將呈現出比較統一的情況，就是借助高頻段毫米波支持重點地區的高速率傳輸，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網絡從低頻段、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。而動態頻譜共享（DSS）能夠支持運營商使用低頻段來提供5G服務。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勢：

一是，由于每個國家和地區的頻譜和頻段劃分不一致，所以全球頻譜和頻段復雜性非常高，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、覆蓋率和網絡容量。
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、覆蓋性都會發生變化，各具特性，載波聚合可以靈活地根據實際可用的頻譜來優化網絡的特性。比如毫米波的一個載波大概是100MHz，在毫米波內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，FDD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制解調器到天線的5G解決方案，在此之前還有第一代/第二代5G調制解調器及射頻系統——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，支持寬帶包絡跟蹤以及動態頻譜共享等諸多先進技術，具備高達7.5 Gbp的峰值速率。

圖4：高通三代5G調制解調器及射頻系統。

毫米波天線模組

在驍龍X60 5G調制解調器及射頻系統中，還有重要的新產品，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，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、射頻前端器件，以及天線陣列。據沈磊介紹，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。“使用QTM525，我們已經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。

如何應對5G初期的1萬個頻段組合挑戰

從4G演進到成熟的5G并非一蹴而就，而是一個階段性的發展過程。2019年，許多地區正式開始部署5G，2020年至2021年全球運營商將會加快5G部署，擴大覆蓋范圍，持續增加網絡容量，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，能承載的數據量也就越大。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，數據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射信號；TDD指的是手機信號的收發通過一個頻段完成，因此信號的接收和發射不能同時進行，收發時間相互錯開。FDD和TDD使用情況的不同是由各個國家和地區的不同歷史背景和頻段部署狀況導致的。總體而言，Sub-6GHz頻段范圍內的頻段越低，FDD的頻段越多。例如Sub-6GHz頻率范圍內的600MHz、700MHz、1.8GHz等低頻段，大部分都是FDD；而Sub-6GHz頻率范圍內的2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz等高頻段，則TDD比較多。

據沈磊介紹，從TDD和FDD的部署時間來看，TDD是優先部署的，因為TDD頻段基本比較就緒，而FDD大部分頻段已經被現有的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，后續會有FDD的相關部署。上述都是在Sub-6GHz頻率范圍內的頻譜多工方式，如果在毫米波頻率范圍內則目前都是TDD。

一般來說，目前5G網絡組網方式主要分兩種，即非獨立組網（NSA）和獨立組網（SA）。其實網絡組網的核心架構包含了接入網（Radio Access Network）和核心網（Core Network）。5G部署初期，我們把接入網部分換成5G設備，核心網還使用4G，這樣的組網方式叫NSA，在NSA模式中需要依靠一定的4G核心網能力。隨著時間的發展和技術的成熟，我們再將核心網也從4G換成5G，即核心網和接入網都是5G的組網方式，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核心網的成熟，將開始部署SA。

5G還有一個比較核心的技術就是載波聚合，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。

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

圖6：全球5G部署規劃展望。

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，很有可能經過一段時間的發展之后，絕大部分的國家和地區會需要依靠Sub-6GHz和毫米波覆蓋的配合來提供更佳的5G服務。因為毫米波的優勢是數據率非常高，可以對一些熱點地區做重點覆蓋；而Sub-6GHz頻段的覆蓋性較好，可以進行大面積覆蓋。

預計，在2020年更多的5G的頻譜組合和技術將在全球范圍內部署，NSA的Sub-6GHz TDD會在包括日本、拉丁美洲、東南亞等地區部署，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，預計2020年絕大部分國家都將進行FDD的實驗和部署。

圖7：5G發展初期的頻譜組合超過了1萬個。

由于每個國家和地區的歷史、經濟和政策都非常不一樣，在5G發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非常復雜，而且這種射頻的組合數量還在快速上升當中，就目前來看，頻譜組合方式已經超過了1萬個。對于手機、CPE、模組和聯網PC等終端設備而言，如何處理這么多的頻譜組合，將是一個相當重要的課題。因為這關乎著如何支持全球運營商應對高復雜性，最大化5G頻譜資源利用效率，從而為消費者提供高速穩定的5G連接

射頻（RF）濾波器將手機發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，發射鏈路也需要濾波器，數量根據發的路數而定，目前一般是發一路，SA模式下能夠實現發兩路。

從頻段角度而言，采用濾波器的具體數量也受具體頻段的影響。有些頻段的收發條件非常苛刻，這些頻段的頻段很窄，收發位置非常靠近，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。

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

據高通發布信息，ultraSAW濾波器可在600MHz至2.7GHz頻率范圍內提供出色的發射、接收和交叉隔離能力；品質因數高達5000；具有極低的插入損耗；以及出色的溫度穩定性，可維持在個位數的ppm/開爾文范圍內的極低溫度漂移。

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航的5G終端。據悉，采用高通ultraSAW技術的一系列分立式和集成式產品于2020年第一季度開始量產，OEM廠商采用該技術推出的商用旗艦終端預計于2020年下半年推出。