图1、5G对射频前端产业带来较大的影响

　　无线基础设施和手机终端在未来十年将如何变化?哪些应用需求正在推动运营5G，何时才能实现?

　　图2、基站技术的演进路径

　　不久前，5G只是一个梦想，而现在5G正在激发了一个新的移动时代：一种单一的统一性的基础技术，可以为任何地方的任何用户提供任何服务。

　　图3、无线移动技术的演进路标

　　图4、3GPP的5G演进之道

　　今天，5G不仅仅是一个梦想 - 而且是一个热门的话题：每个电信运营商，基站制造商，小型蜂窝基站制造商和用户设备供应商都在致力于开发5G：无论是5G其中的一个方面还是以下5G的全部三个方面：

　　图5、5G技术的关键应用

　　5G物联网(IoT)：物联网设备的频率低于1 GHz，需要低数据速率以及远距离覆盖和低成本。技术已经可用，包括短距离无线电/ WiFi以及像SigFox和LoRa这样的专用网络。这些协议协议专为低功耗设计，并且已经可以达到10年的电池寿命。所以问题是：5G将给物联网带来什么?物联网是一个巨大的市场机会，还是只是5G应用的一个细分市场?

　　5G Sub-6GHz(6GHz以下)：频率低于6GHz的5G NR的一个标志技术是实际4G技术向大规模MIMO(Massive MIMO)技术的演进，更多的载波聚合( carrier aggregation)和更多的前端模块的集成将推动当前技术向极限发展。5G的初始阶段的目标是使用3.5 / 4.5 GHz的现有基站来简化5G的引入和部署。 5G也可以部署在共享频谱上，即美国的3.5GHz(3.5 GHz Citizens Broadband Radio Services (CBRS) band)以及无需许可的频谱如5GHz，这种方法为企业和行业提供了从5G技术中受益并且不需要使用昂贵的授权频谱的新机会。

　　图6、各个国家的5G频谱分布

　　5G mmWave(毫米波)：具有10 GHz以上的频率 - 通常为28 GHz，39 GHz或者60 GHz频段，用于短距离，高数据速率的传输和交换。今天，在美国和韩国可以观察到5G毫米波的两个具体的应用场景：

　　1、Verizon和AT&T等美国运营商在美国进行的5G 毫米波固定无线接入服务。今年将进入正式的部署阶段：预计将在大约15个美国城市中部署。

　　2、韩国电信(KT)的5G试用服务，将支持2018年2月的冬季奥运会

　　图6、高通的毫米波手机原型样机

　　上述的这两种应用场景都有自己的规格，他们的共同点是使用28 GHz频谱，以便获得更宽的带宽和更高的数据速率。此外，高通在2019年致力于将5G mmWave(毫米波)手机推向市场。这将需要大量的研发工作来解决天线集成问题，并设计一个5G毫米波的射频前端(RFFE，RF front-end)，以维持集成毫米波的手机的性能，小型化和成本等方面的压力。

　　图7、5G生态系统

　　5G正在进行广泛的测试试验，并正在获得强大的发展动力

　　从基础设施的角度来看，目前业界已经准备为5G做出重大的投资。电信运营商和宏基站/小型基站提供商正处于试运行阶段，并正在进行真实世界中进行测试。

　　图8、基于5G的车联网测试系统

　　在美国，Verizon和AT&T正通过在美国大约15个城市进行试验和进入部署阶段，为美国5G固定无线接入做出努力，这些城市包括德克萨斯州奥斯汀，德克萨斯州达拉斯，德克萨斯州休斯敦，加利福尼亚州旧金山， Atlanta(佐治亚)，丹佛(CO)，迈阿密(FL)，西雅图(WA)，华盛顿特区等。运营商与像思科系统，爱立信LM，诺基亚和三星等公司已经在毫米波基础设施方面进行了合作。

　　图9、5G端到端固定无线接入网络

　　事实上，世界上有很多5G项目在开展，利润丰厚的商机就在眼前。

　　全球移动数据流量正在以惊人的速度逐步增长，从2017年到2022年，预计复合年增长率将超过40%。手机将成为5G技术成熟和实施的首选平台。新的应用和使用场景，如增强现实/虚拟现实和自动驾驶汽车将受益于这个正在逐步成熟的技术。然而，在5G可以被认为是成功之前，许多技术挑战依然存在。

　　图10、5G各种应用所对应的关键技术

　　对于无线基础设施，目前存在大量技术的障碍来检修和安装大量小型本地小区以确保信号质量，功率效率和散热优化等方面的工程实施。这将对功率放大器技术，智能天线集成和成本以及RFFE(RF front-end，射频前端)的封装材料等方面的技术发展带来压力。

　　图11、5G的关键使能技术

　　对于手机终端来说，挑战与智能天线的集成和射频前端(RFFE，RF front-end)模块的小型化，成本和性能有关。这将对所有射频前端(RFFE，RF front-end)元件(滤波器，开关，功率放大器，LNA，天线调谐器)以及能够在各个方向(X，Y，Z)上创建小尺寸形状因子的封装技术包括嵌入低K电介质，低互连损耗以获得良好的信号完整性等技术方面带来压力。

　　5G将具有更高水平的复杂性和颠覆性

　　5G的目标是将移动宽带，物联网和自动驾驶汽车等先进的自动化功能集成到一个的技术标准中。如前所述，5G有三个主要方面的技术：IoT，sub-6GHz和mmWave。在射频技术方面，这意味着需要将非常不相似的性能的器件汇集到一起。

　　图12、5G与射频相关的关键技术

　　图13、载波汇聚(CA)技术演进

　　因此，这种高度复杂的组合意味着5G将会有不同的实施阶段，即5G的各个方面将不会同时实施。 5G IoT，5G sub-6GHz和5G mmWave将沿着自己的发展演进路线，创造出各种连接技术并行的生态系统。

　　图14、基站射频前端的演进技术

　　随着5G手机和无线基础设施技术的成熟，各种新的应用将会出现。这将需要时间，许多玩家已经将自己定位为获得其中一块馅饼。因此，新的商业模式将出现：例如，一些电信运营商，主要是像Verizon和AT&T这样的美国电信运营商，正在部署针对住宅应用的预5G的宽带网络(以他们自己的标准)作为光纤的替代品。高通公司是第一个推出手机5G mmWave的公司，但也有其他厂商也在探讨这个问题 - 像英特尔和三星这样的主流芯片厂商和手机制造商，其次是领先的RF CMOS / SOI代工厂，如GLOBALFOUNDRIES，TOWERJAZZ，联电，台积电等。

　　图15、关键的射频器件技术

　　最终，通过国际电联，3GPP和ngmn等主要组织的努力，我们将拥有真正的全球统一的5G标准。这些标准还在逐步完善和进行中。 2018年，国际电联将提交一份关于5G的提案。 3GPP同意在2018年3月之前为增强型移动宽带(eMBB)的应用场景提前完成非独立(NSA，non-standalone)5G NR模式标准，这是3GPP的5G NR标准的一个中间里程碑.3GPP还重申了其承诺到2018年9月完成独立(SA，Standalone )5G NR模式的协议标准。

　　图16、射频前端器件组件供应商和整机供应商生态系统

　　在射频行业的未来几年将是非常令人兴奋和具有挑战性的。通过技术标准化，原型设计，试用和生态系统创建，5G将成为现实。虽然这将需要时间，但5G的航程已经在进行中，值得期待。5G前景一片光明，对于各个参与者而言，这将是一个巨大的商业机会。