被稱為“5G”的下一代無線通信將為移動和固定位置用戶帶來新的服務。它還將減少延遲，更好地利用頻譜，讓更多用戶使用網絡。在過去幾年中，研究人員一直在探索定義 5G 的新概念和技術。新技術可能包括新的無線電、頻率以及將信號引導至用戶的能力。這些新技術將帶來新的測試程序。

第三代合作伙伴計劃 （3GPP） 是發布定義無線通信的規范的標準機構。3GPP 已經概述了 5G 的時間表，定義 5G 第一階段（稱為新無線電 （NR））的最后期限將在 2017 年 12 月迅速逼近。圖 1 顯示了 NR 發展的時間表。

圖 1：5G 新無線電技術的第一個規范計劃于 2017 年底發布，并在 2018 年進一步更新。圖片：3GPP。

盡管 NR Phase 1 將引入不同于當今移動通信中常用的 LTE 協議的新通信協議，但仍會有一些相似之處。LTE 和 NR 之間最明顯的區別是載波帶寬和工作頻率。NR 將在模擬和數字領域增加波束成形功能。表 1 顯示了 LTE 和 NR 關鍵規范的并排比較。

表 1：LTE 與 5G 功能。

為了滿足時間表，3GPP 制定了一個分階段計劃，其中包括兩個 NR 版本：一個獨立版本和一個非獨立版本。非獨立版本（圖 2）將使用 LTE 增強型節點 B（EnodeB 或 eNB，LTE 的無線電接入部分）作為 NR gNB 的主小區和輔助小區（gNB 是用于 5G 新無線電的 eNB）連接到 Evolved Packet Core （EPC）。

圖 2：5G 的非獨立版本顯示了跨 LTE eNB 的數據流聚合。圖片：3GPP。

非獨立版本可以在初始部署期間利用現有基礎架構。還存在一個獨立版本，并且應該向前兼容未來幾代的無線標準。獨立網絡可以與非獨立網絡共存并同時運行。尚未確定獨立技術的確切推出日期，但正在考慮的用例是 NR Phase 1 設計。圖 3 顯示了獨立案例。

圖 3：5G 新無線電的獨立版本可以通過增強型 LTE （eLTE） eNB（左）或結合新無線電 gNB（右）連接到 NextGen Core。圖片：3GPP。

Verizon 和韓國電信 （KT） 正在尋求將前 5G 技術商業化。Verizon 計劃最早在 2017 年冬季部署基于 5G 技術論壇（Verizon 5GTF 或 V5GTF）物理層的固定無線接入。V5GTF 將以 28 GHz 運行，作為在“最后一英里”應用程序中提供高速互聯網的一種方式，但不包括移動使用。KT 正在尋求為 2018 年冬季奧運會部署 pre-5G 技術。他們的部署細節尚未公開披露。

工作頻率一直是 5G 的一個廣泛討論和爭論的話題，并且開始變得清晰。表 2 總結了正在考慮的頻率。

表 2：建議的 5G 毫米波頻段。

盡管 5G 增加了毫米波 （mmWave） 頻率，但傳統的 sub-6-GHz 頻率仍將發揮重要作用。我們可以看到高達 LTE 當前可用帶寬的五倍。表 2中列出的頻率 代表了正在考慮的大部分頻率，但它不是一個完整的列表。例如，T-Mobile 計劃在美國使用 600 MHz 左右的頻譜進行 5G 部署。

雖然定義了 NR 第一階段的毫米波頻率，但仍需要多個頻段，具體取決于區域。例如，中國監管機構提出了 24.75–27.5 GHz 和 37–42.5 GHz。美國的 FCC 提出了 28 GHz 和兩個覆蓋 37-40 GHz 的頻段。歐盟已明確表示 28 GHz 不起作用。頻率 24–27 GHz，加上 38 GHz 和 39 GHz，正在考慮中。韓國和日本也計劃使用 28 GHz。

更好地了解標準的外觀是了解 5G 商業化的良好第一步，但在組件和系統設計以及設備驗證和測試方面也存在許多其他挑戰，可能會影響速度這些新技術的部署。添加波束成形等技術需要改變設計 RFIC，包括功率放大器和收發器 IC。為了最大限度地減少系統損耗，天線陣列被集成到與放大器和收發器相同的芯片或模塊中。因此，工程師無法再使用傳統的有線測試方法來測試這些設備。相反，曾經是禁忌的無線測試正變得強制性。

5G 的 NR，尤其是毫米波的 NR，比 LTE 無線電復雜得多。許多現有的測試設備無法處理更高載波頻率、更寬帶寬和空中測量的組合。事實上，即使是最簡單的測量任務，例如進行 RF 功率測量，也必須重新考慮 5G，因為目前還沒有明確定義進行校準的空中測量意味著什么。

雖然協議第 1 層和第 2 層的標準化進程正在迅速結束，但仍有許多挑戰有待解決。迄今為止，5G 開啟了無線通信的新紀元，而這顯然只是一個開始。現在是 RFIC 設計和測試與測量行業利用我們從無線研究人員那里學到的知識并開發將 5G 推向市場所需的技術的時候了。

審核編輯：郭婷