Sub-6GHz頻段波——5G的低頻武器:無線通信技術概述(15k字)

科學Sciences導讀：Sub-6GHz頻段波——5G的低頻武器：無線通信技術概述。本文簡單介紹5G頻段、網絡建設、標準和生態，分析華為、高通、賽靈思各自優勢。公號輸入欄發送「Sub6頻段」獲取本PDF資料；歡迎大家讚賞支持科普、下載學習科技知識。

Sub-6GHz頻段波——5G的低頻武器：無線通信技術概述(15k字)

目錄

一、無線通信技術5G頻段無線電波

二、中國Sub-6GHz美國28GHzmmWave優劣

三、高通賽靈思5G網絡技術介紹

素材(1720字)

Sub-6GHz頻段波——5G的低頻武器：無線通信技術概述

文|秦隴紀，科學Sciences©20190612Wed

現代社會離不開通信。通信按傳輸媒質分為：導線、電纜、光纜、波導、納米材料等形式的有線通信與傳輸媒質看不見、摸不著(如電磁波)的無線通信(移動通信)。科學Sciences公號第257期介紹5G通信主要技術——6吉赫茲以下頻段波的無線通信技術概述。先回顧一下現代移動通信技術史。

第一代移動通信系統(1G)是20世紀80年代初提出，完成於20世紀90年代初，如NMT和AMPS，NMT於1981年投入運營。1G基於蜂窩結構組網，使用模擬語音調製技術傳輸，傳輸速率約2.4kbit/s；特點是業務量小、質量差、無加密和速度低，不同國家採用不同工作系統。

第二代移動通信系統(2G)起源於90年代初期。歐洲電信標準協會1996年提出GSM Phase2+，擴展和改進GSM Phase1及Phase2中原定業務和性能(包括CMAEL客戶化應用行動網路增強邏輯，S0支持最佳路由、立即計費，GSM900/1800雙頻段工作等)。在GSM Phase2+階段中，採用更密集的頻率復用、多復用、多重複用結構技術，引入智能天線技術、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業務量劇增所引發的GSM系統容量不足的缺陷；自適應語音編碼(AMR)技術極大提高了通話質量；GPRs/EDGE技術使GSM與計算機通信/Internet有機相結合，數據傳送速率可達115/384kbit/s，從而使GSM功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業務的能力。有4G網手機上網顯示GPRs/EDGE圖標，運營商為掩蓋其4G基站匱乏，在手機密集地帶或偏遠落後地區用2G網絡分流。

第三代移動通信系統(3G)也稱IMT2000，智能信號處理，支持話音和多媒體數據通信，提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業務，例如高速數據、慢速圖像與電視圖像等。3G速率不高，單載波只支持最大2~fDps的業務，如WCDMA傳輸速率在用戶靜止時最大2Mbps，用戶高速移動最大144Kbps，說佔頻帶寬度5MHz左右。但3G通信標準IMT2000有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，成員間相不兼容，3G頻譜利用率低。3G技術、建設和業務上都不成熟。

第四代移動通信(4G)是集3G與WLAN於一體並能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，並能夠滿足幾乎所有用戶對於無線服務的要求。

第五代移動通信(5G)網絡理論傳輸速度超過10Gbps(相當於下載速度1.25GB/s)，峰值速率10Gbps-20Gbps，輕鬆看3D影片或4K電影，一秒就能下載一部2小時高清(HD)電影。5G容量是4G的1千倍，與4G的100Mbps速率比，5G高達10Gps，比4G快100倍。但5G也意味著採用更高頻段，建設更多基站。與4G3G2G不同的是，5G並不是獨立的、全新的無線接入技術，而是對現有無線接入技術(包括2G3G4G和WiFi)的演進，是一個融合網絡，提供人-人、人-物及物-物間高速、安全和自由的聯通。[1-2]

2G實現從1G的模擬時代走向數字時代，3G實現從2G語音時代走向數據時代，4G實現IP化，數據速率大幅提升。5G最大改變就是實現從人與人之間的通信，走向人與物、物與物之間的通信，實現萬物互聯，人事物生活生產的組織形態將進一步提升，推動社會發展。中國工業和信息化部2013年牽頭成立了MG2020(5G)推進組，正式啟動我國5G標準化研究工作；整合產、學、研、用精銳力量，積極向國際電信聯盟等國際組織輸出觀點。2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照。我國正式進入5G商用元年。

 

一、無線通信技術5G頻段無線電波

步入萬物互聯的5G時代之前，無線通信主要技術有①近距離的2.4GHz(藍牙,Wi-Fi,Zigbee,WLAN,ANT...)，②稍遠距離Sub-GHz(Zigbee,WiFi/802.11ah,6LowPAN/IPv6,Z-Wave...)，③更遠無線技術(1G-5G)。其中，物聯網技術有兩種連接方式：①RS485、Ethernet、CAN、Modbus等有線連接，②WiFi、Bluetooth、ZigBee等無線連接，都有其應用場合。業界通常把無線通信中小於1GHz頻段稱為「Sub-GHz」，比較適合傳輸距離遠、低功耗、低數據速率、傳輸數據量少的應用。Sub-GHz在不同國家或地區的頻段各不相同，北美902～928MHz；韓國917.5~923.5MHz；歐洲863～870MHz；中國779～787MHz；中國(國家電網計量頻段)470-517MHz；日本916.5~927.5MHz；新加坡866~869MHz和920~925MHz，如今頻譜資源已經耗盡。[3]

到底5G是什麼，它的頻段到底在哪裡，最大帶寬有多少？

5G是英文the 5th generation wireless systems簡稱，意思是第五代無線系統(移動通訊)。簡單理解，5G提供比4G更快的傳輸速度。相較於4G使用700Hz至2.6GHz，或更高的5GHz(LTE-U)，5G頻段要從5GHz開始，一直到100GHz。將頻率代入到光速以及波長的公式就會得出一個波長數量級臨界值。以5G的28GHz為例計算波長，就能得出5G下的波長約為10.7mm(毫米)，就是常說的5G毫米波。所以，與4G時代的TD-LTE以及FDD-LTE相同，現階段的5G波段主要分為兩個技術方向——Sub-6GHz(6GHz以下頻段波)和mmWave(28GHz以上頻段毫米波)。

1.1 5G頻段劃分

本文介紹的Sub-6GHz頻段，是小於6GHz頻段的無線電波，比1G-4G頻率更高。其中，Sub-6GHz的基礎設施，將繼續利用2.5-2.7GHz，以及增加3.3-3.8GHz和4.4-5GHz——就是利用6GHz以下的帶寬資源。在全球5G押註上，美國只單押注了毫米波，但是華為提前完成Sub 6GHz研發，更加便宜而且信號更好。中國4G通訊中使用頻率大多為700MHz-2.6GHz之間，5G使用頻率在此之上乃至100GHz的一個巨大頻段之中，Sub-6GHz是其中相對較低的頻率，它的頻率不超過6GHz，在國內5G的建設中，已經確認將首先使用這一頻段。

工信部也已經公布我國5G中頻段內的頻率使用規劃，明確了明確了3300-3400MHz(原則上限室內使用)、3400-3600MHz和4800-5000MHz頻段作為5G系統的工作頻段。這些頻段可比目前三大運營商所使用的4G頻段高了不少。

圖4：各國選擇的Sub-6GHz頻段

Sub-6GHz頻段作為NSA(非獨立組網)的關鍵之一，在建設成網後，可以有效利用現有的4G LTE網絡，繼續使用2.5GHz-2.7GHz頻段，可以節約運營商網絡建設成本，並且能夠很好的兼顧網絡覆蓋範圍和建築內部穿透能力。也就是說它在網絡速度和信號覆蓋上都能夠取得很不錯的效果。

另外目前中國運營商所開展的5G聯通試驗中，使用的大多也是這一頻段。比如在2017年中，中國移動、中興與高通所進行的全球首個基於3GPP標準的端到端5G新空口系統互通，在二者之間的通訊頻率就在3.5GHz頻段。顯然這就是未來國內使用的5G手機中，必須支持到的一個頻段。

1.2 5G網絡建設方案

5G網絡建設有NSA/SA兩種方式。非獨立組網模式NSA是在4G基站上進行升級，為了省錢甚至省錢規模不同，NSA發展出好幾種方案。它們的全家福如下。

獨立組網模式SA則是全新5G核心網+全新5G基站，和4G完全分隔開——建設、維護、用戶使用都簡單。不論四大運營商採取哪種方式，非獨立組網會最終往獨立組網方向演進。

 

二、中國Sub-6GHz美國28GHz mmWave優劣

MWC展示中，高通運用毫米波技術，達到4.63Gbps網絡傳輸速率，這是一個在4G時代無法想像的快速。5G毫米波在速度上讓Sub 6GHz頻段望塵莫及，但面臨信號傳輸問題。在MWC高通展臺，只需用手擋在信號發射器與模型手機之中，就能夠讓傳輸速度極具下降甚至直接斷線，而連這種程度的遮擋都無法有效對抗的通訊技術，根本無法商用。[5]

雖然高通已有解決措施，但落實到實際中存在許多困難。最重要的一點，毫米波頻率與氣象衛星(23.8千兆赫頻率)接近，5G網絡大範圍鋪開建設會干擾衛星觀測，嚴重影響天氣預報，尤其對大型風暴預警能力降低以及人員死亡產生極大的影響，而且目前毫米波不能提供高密度服務。

圖8：毫米波頻率的大氣吸收率(db/km)

但是，美國已經不可能重新研發Sub 6GHz了。根據美國國|防部的報告《5G生態系統：對美國國防部的風險與機遇》，美國Sub 6GHz已經被軍方佔用，不能開放給民間使用。

美國押注毫米波並沒有辦法快速投入商用。而華為完成Sub 6GHz研發之後，轉而又完成了毫米波研究。2017年，華為聯合日本NTT DOCOMO在橫濱市港未來21地區率先完成39GHz5G毫米波外場遠距離移動測試。但5G標準目前沒有全部完成，最後一個階段突然推遲了！

2.1 新5G標準分成R15、R16兩大階段，其中R15又分為三部分

為了加速上馬5G，5G標準分成了R15、R16兩大階段，其中R15又分為三部分，R15 NR NSA(新空口非獨立組網)標準2017年12月完成，R15 NR SA(新空口獨立組網)標準2018年6月標準，後邊還有個5G Late Drop。不同於以往2G/3G/4G整體演進，5G時代核心網、基站被分開了，4G/55G核心網、4G/5G基站有多達6種組合。R15 NR NSA對應4G核心網＋4G基站為主＋5G基站為輔，R15 NR SA則對應5G核心網＋5G基站，R15 Late Drop則對應5G核心網＋5G基站為主＋4G基站為輔、5G核心網＋4G基站為主＋5G基站為輔。

R15 Late Drop標準原計劃2018年12月完成，到2019年3月完成含有完整ASN.1代碼的標準版本。但2018年末義大利3GPP會議上，3GPP突然宣布後續標準工作推遲3個月，R15 Late Drop、R15 Late Drop ASN.1分別要到2019年3月份才能完成。這樣一來，再往後的工作也不得不順延，即便之後的工作進展順利，R16標準完成時間也要從2019年12月延後到2020年3月，R16 ASN.1則要到2020年6月。

也就是說5G全部標準要到2020年6月份才能全部搞定，美國估計也是想在標準完成之後最終完善毫米波的缺陷，並且投入商用。可是華為不僅走在了標準的前面，還把5G的關於毫米波和Sub 6GHz所有核心技術都給搞定了，三大運營商也在今年就展開了5G的全國大範圍部署。

並且華為「新一代刀片式基站(Blade Site)解決方案研製與大規模應用」項目憑藉創新的基帶、主控、傳輸、中頻、射頻晶片，高效節能的基站技術，靈活拼裝的全刀片形態設計等創新點實現了一系列重大技術突破，獲得2018年度國家科學技術進步獎一等獎。實現了在移動通信領域核心設備基站的競爭力持續領先，取得了巨大的社會和經濟效益。這個獎項是我們國家最具含金量的獎項了，而無論是5G的核心技術還是5G設備的創新力，這都起碼領先美國3年時間。

2.2 美國國防部報告《5G生態系統：對美國國防部的風險與機遇》

據臺媒《工商時報》報導，美國國防部下屬機構國防創新委員會發布的《5G網絡所帶來的風險與機遇》報告稱「中國在5G發展方面處於領先地位，美國或將在這場競賽中落後」。[6]

報告指出，自LTE技術推出以來，全球無線電信業的競爭格局發生巨大改變，中國電信設備巨頭華為的全球收入由2009年的280億美元躍升為2018年的1070億美元，而愛立信、諾基亞同一時期則收入下跌。同時，包括華為、中興在內的中國設備製造商都在積極推進5G進展，除了中國市場外，他們還在迅速佔領海外市場。

據悉，中國企業已在國內部署了約35萬個5G基站，數量是美國的10倍。而在全球範圍內，華為已向海外供應了超過一萬個基地站，拿下了全球28%的電信設備市場(2018年Q3)，華為5G「版圖」還在不斷擴大，且短期內沒有增長放緩的跡象。

在報告中，美國已經非常直白地言明了這種憂慮：如果世界上大多數國家採用的未來5G生態系統是建立在Sub-6中頻頻譜之上，美國也將面臨毫米波設備通用性的挑戰和Sub-6基礎設施安全問題。隨著Sub-6成為全球標準，目前在這一領域處於領先地位的中國很可能會成為這一階段的引領者。這將給依賴供應鏈中有中國組件網絡的國防部海外行動帶來安全風險。即使美國限制國內使用中國設備供應商的產品，但美國在無線領域的市場規模還不夠大，無法阻止中國5G供應商繼續在全球範圍內增加市場份額，從而對一批將服務於美國市場的供應商造成巨大壓力。由於市場份額下降以及競爭產品造成的數量限制，美國國防部和美國工業產業更好和更便宜的全球供應鏈將很可能被剝奪，進而導致美國供應商無法投資研發未來的5G產品。

《5G生態系統：對美國國防部的風險與機遇》直言：然而，在目前的5G競爭中，無論是國防部還是美國政府都無法決定5G供應鏈的內容和整合——我們專注於構建毫米波頻段的5G生態系統，使我們脫離了Sub-6 GHz頻段的5G生態系統的全球供應鏈。如果世界其他地區接受中國產品作為5G的更便宜和更優越的選擇，這種不匹配將給國防部帶來嚴重的安全風險。報告稱，隨著5G網絡的發展，中國企業將繼續主導市場，未來網絡電信可能進一步向中國傾斜。屆時中國電信設備對美國帶來的「威脅」，並建議採取應對措施(徵收高關稅75%，以安全為由阻止接觸中國企業的5G產品)，也不得不承認「儘管美國向其盟友施壓排除中國5G供應商，效果卻並不好」。

可是這些方案真的可行嗎？畢竟中國產品性價比還是很佔優勢的。日前有消息稱，美國已經放棄施壓德國禁用華為5G技術。(今年3月，在德國選擇華為成為德國5G網絡的供應商之一。)

2.3 美國制裁華為的原因——技術落後，惱羞成怒

美國落後了。2019年2月，美國總統川普Twitter上呼籲美國電信公司加快建設5G通信網絡、甚至6G技術，同時指出「美國電信公司在5G市場已經落後，有可能被其他國家甩在後面，美國企業必須加緊努力。並希望美國通過競爭獲勝，而不是封殺阻止當前一些更先進的技術。」美國制裁華為的原因——華為完成Sub 6GHz研發，繼續做毫米波，讓美國企業全面落後2-3年。如果不能把華為打垮，這家全球唯一掌握毫米波和Sub6GHz技術的公司，會使美國徹底失去5G時代的話語權。

5G物聯網時代將滲透到生活各個領域，成為推動國民經濟和社會發展，促進產業轉型升級的重要動力，等到2020年及未來，移動網際網路將推動人類社會信息交互方式的進一步升級，為用戶提供增強現實、虛擬實境、超高清(3D)視頻、移動雲等更加身臨其境的極致業務體驗。移動網際網路的進一步發展將帶來未來移動流量超千倍的增長，推動移動通信技術和產業的新一輪變革。

物聯網將極大擴展移動通信的服務範圍，從人與人通信延伸到物與物、人與物智能互聯，使移動通信技術滲透至更加廣闊的行業和領域。移動醫療、車聯網、智能家居、工業控制、環境監測等將會推動物聯網應用爆發式增長，數以千億的設備將接入網絡，實現真正的「萬物互聯」，並締造出規模空前的新興產業，為移動通信帶來無限生機。同時，海量的設備連接和多樣化的物聯網業務也會給移動通信帶來新的技術挑戰，比如數據爆炸問題，必須通過數據簡化技術方案來預防和解決。

這其中的意義極為重大，美國是不會允許中國成為領跑者的。簡單來說，如果說這次不封殺，讓華為上了世界技術標準的大桌子，甚至一個人霸佔了多個席位，那麼美國而言，就喪失了技術標準的獨霸權，那麼美國在社會、經濟的發展中就會受制於人，這是美國所無法忍受的，當老大這麼多年，怎麼可能允許讓別人跑在前面。所以禁止華為，背後其實就是中美5G領導權之爭。

目前中車、大疆、海康威視等多家企業已經不懼美國制裁封殺，壟斷了全球市場，在航母領域的船舶中壓直流綜合電力系統領先美國15年，如果華為這次順利突破美國封鎖，那麼中國將徹底成為5G時代的領航者，再過20年，究竟誰能笑傲全球那就說不準了。

這一次美國壓了毫米波，錯失發展先機，下一次如果再踏錯，就徹底跌落通信霸主寶座。4G時代落後的中國企業，必須在5G時代扳回一局。5G網絡的標準和規範要由中國企業說了算。擁有千億級別聯接、1毫秒超低時延、10Gbps通信速率以及更廣闊應用場景的5G時代，你期待嗎？

 

三、高通賽靈思5G網絡技術介紹

華為兩個主要對手，高通和賽靈思。前年4G/5G Summit上，高通(Qualcomm)為5G市場推出全新Snapdragon X50 5G Modem產品，2017年末送樣，2018上半年推出市場。然而，3GPP組織對於5G的規範仍未定案。3GPP到2018年左右才會釋出5G相關規範，為何Qualcomm在這個時間點宣布推出Snapdragon X50 LTE Modem。原因相當簡單，通訊領域領導品牌的Qualcomm，想持續在5G保持領先定位，同時也期望藉此擴大優勢並讓整個5G-NR(New Radio)的發展加速。

就現階段來看，Qualcomm Snapdragon X50 5G Modem會對應到3GPP的R15規範，但就如前面提到，相關規範仍未定案，因此不要把它視為規範的東西，可能會比較好。從Qualcomm給出的的訊息，3GPP的R15最快會在2019年開始實現，在這之前，Qualcomm Snapdragon X50 5G Modem的意圖，還是讓特定合作夥伴能夠領先其他同業，在5G領域率先進行布局。目前來說，美國電信商Verizon與韓國電信商KT(Korea Telecom)會率先導入5G網絡，動作最快應該會是KT，目前確定在2018年2月於韓國江原道平昌舉行的第二十三屆冬季奧林匹克運動會的會館中，將會大量鋪設5G網絡。

Qualcomm Snapdragon X50 5G Modem為28GHz mmWave方案，但並不表示他們沒有在Sub-6GHz投入，這裡面的主因要是Verizon與SK Telecom兩個客戶都選擇了28GHz mmWave的5G方案，因此在配合客戶需求的前提下，Qualcomm率先推出支持方案的產品。

在Sub-6GHz部分，Qualcomm也在6月份公布了相關的原型系統以及測試平臺。Qualcomm也在會議中特別強調，28GHz並不等於5G，它只是5G網絡的其中一部分。跟著就是帶寬，相較於滿滿的4G頻段已經被佔據，不管是Sub-6GHz，還是更高的28GHz都是早前沒人想要的頻段，因此其頻段可以更輕易被分割出來用在5G網絡上。以Qualcomm Snapdragon X50 5G Modem為例，它最高可以提供5Gbps的下載速度，而這需要透過8x100MHz的Carrier Aggregation達成。

沒有看過，Qualcomm Snapdragon X50 5G Modem真的支援8x100MHz的Carrier Aggregation。將下載速度達1Gbps的Qualcomm Snapdragon X16 LTE Modem拿出來比較的話，速度高達5倍之多，同時4x20MHz與8x100MHz Carrier Aggregation相比，根本就小巫見大巫。

跟著又有人會想問，那個mmWave的28GHz頻段很高，訊號傳輸應該會衰減而且易受到幹擾？對於訊號衰減或是幹擾問題，透過增加天線，波束賦形(beamforming)和波束追蹤(beam tracking)技術，達成在非直視性(NLOS)環境下維持訊號強度的辦法。當然，這是在mmWave 28GHz頻段下的做法，而Sub-6GHz可能又會有不一樣的應對方式。此外，Qualcomm強調在mmWave現階段的做法是從60GHz的802.11ad演變過來，未來將持續改善以及優化。天線部分會比4G LTE時代更細小，但數量會更多，以單一晶片來說，Qualcomm可以塞入最多32根天線，但是否使用，這就得視合作夥伴，Qualcomm在這部分只能提供建議。Qualcomm Snapdragon X50 5G Modem會採用最先進位程，但Qualcomm並沒有針對這部分做更進一步說明。依照時間表來看，10nm FinFET，或者是更先進的7nm FinFEET都有機會，確切的製程與晶圓代工廠，可能要等產品開始送樣前，才能獲得更進一步信息。

目前Qualcomm mmWave 28GHz是與Ericsson合作；Huawei與Nokia則是集中在Sub-6GHz部分。

3.1 高通推出5G毫米波(mmWave)天線模塊和sub-6 GHz射頻模塊

據VentureBeat報導，隨著新一代5G蜂窩網絡將於幾個月內在美國、韓國以及其他國家推出，高通今天宣布推出兩款非常重要的新組件，即世界上第一款完全集成、可用於行動裝置的5G毫米波(mmWave)天線模塊和sub-6 GHz射頻模塊。這些部件將使智慧型手機能夠連接即將到來的5G mmWave網絡，這一成果曾被認為是不可能實現的。

高通公司的QTM052 mmWave天線模塊和QPM56xx sub-6GHz射頻模塊都是為了配合高通的Snapdragon X50 5G數據機使用，幫助處理不同的無線電頻率。mmWave天線可用於26.5-29.5GHz、27.5-28.35GHz或37-40GHz波段，而sub-6GHz模塊可用於3.3-4.2GHz、3.3-3.8GHz或4.4-5.0GHz波段。每個國家的監管機構目前都在確定哪些mmWave和sub-6GHz頻段將用於各自境內的5G服務。

圖19：高通的mmWave天線和X50數據機使行動裝置能夠實現超高速5G速度，實現了一度難以想像的小型化

雖然sub-6GHz模塊使用與現有無線電話相似的無線電頻率，但mmWave模塊是個重大突破。高通指出，mmWave曾被認為是很難集成到行動裝置上，挑戰包括「材料、外形因素、工業設計、熱組件以及輻射電源的監管要求等」。但工程師們最終解決了工程問題。

高通總裁克裡斯蒂亞諾·阿蒙(Cristiano Amon)解釋道，對於智慧型手機和整個移動行業來說，今天有關第一款商業5G NR mmWave天線模塊和sub-6GHz射頻模塊的聲明是個非常重要的裡程碑。這些解決方案涵蓋mmWave和sub-6GHz譜帶，使移動5G網絡和設備(尤其是智慧型手機)大規模商業化成為可能。有了5G，消費者可以期待千兆級的網速和非常快的響應速度，這將改變移動體驗。」

為了在密集的城市地區和擁擠的室內環境中提供高網絡吞吐量，QTM052支持高達800MHz的帶寬，使用先進的波束形成、波束轉向和波束跟蹤技術來改進mmWave信號。該模塊包括5G無線電收發器、電源管理IC、RF前端和相控天線陣，與Snapdragon X50數據機配合形成完整的系統。

有趣的是，四個QTM052模塊可以放在一個智慧型手機上，以提高設備對信號衰減和其他幹擾的抵抗力。這為原始設備製造商提供了一種強有力的替代方案，以便在2019年初將他們的第一批高速5G設備推向市場，同時讓工程師們繼續致力於更精簡的第二代機型。

圖20：高通預計，許多製造商將在一個機殼中放置四個mmWave天線模塊，以避免信號丟失

相比之下，包括QPM5650、QPM5651、QDM5650和QDM5652在內的sub-6GHz模塊家族，將使設備能夠在人口較少的非城市地區訪問5G網絡。雖然這四個模塊都支持相同的sub-6GHz波段，但是P版本包含功率放大器，而D版本提供多樣性支持。它們都是為支持大規模MIMO傳輸而設計的，MIMO傳輸使用多個天線來實現高數據速率。

高通表示，所有的新部件目前都在對客戶進行採樣，預計它們將於明年初出現在首批5G智慧型手機上。不過，高通此前曾表示，將在此之前幫助部分客戶推出設備。

3.2 詳細解讀Xilinx全新5G射頻SoC--支持sub-6GHz與毫米波

2019年2月21日，自適應和智能計算的全球領先企業賽靈思公司宣布其屢獲殊榮的Zynq®UltraScale+™射頻(RF)片上系統(SoC)產品系列再添新品，具有更高射頻(RF)性能及更強可擴展能力。新一代器件建立在Zynq UltraScale+RFSoC基礎產品系列在多個市場的成功之上，可支持6GHz以下所有頻段，從而滿足新一代5G部署的關鍵需求。同時，還可支持針對採樣率高達5GS/S的14位模數轉換器(ADC)和10GS/S的14位數模轉換器(DAC)進行直接RF採樣，二者的模擬帶寬均高達6GHz。

賽靈思RFSoC產品系列，是行業唯一一款可滿足當前及未來行業需求的單晶片自適應射頻平臺。該產品系列現在包括：

①Xilinx Zynq UltraScale +RFSoC Gen2(第二代)：這款現已開始提供樣片並計劃於2019年6月投入量產的器件，不僅符合亞洲地區5G部署的時間規劃，而且還支持最新射頻技術。

②Xilinx Zynq UltraScale +RFSoC Gen3(第三代)：與基礎產品系列相比，可在RF數據轉換器子系統中對6Ghz以下頻段直接RF採樣提供全面支持、擴展的毫米波接口，並將功耗降低達20%。該產品將於2019年下半年上市。

新產品單晶片集成更高性能的RF數據轉換器，可為部署5G無線通信系統、有線電視接入、高級相控陣雷達解決方案，以及包括測量測試和衛星通信在內的其它應用，提供所需的廣泛頻段覆蓋範圍。通過取代分立式組件，這些器件可將功耗及封裝尺寸銳降50%，是電信運營商部署5G系統實現大規模多輸入多輸出基站的理想選擇。

解讀下一代Zynq Ultrascale+RF SoC

與4G和3G時代一樣，5G網絡的建設，需要許多嵌入式無線設備的配合。在技術設施與測試平臺的搭建商，通常無法用上現成的所有部件。因其對系統提出了很多的要求，例如靈活性、密度、快速發布、以及可重新配置性。好消息是，賽靈思(Xilinx)於昨日推出了其下一代Zynq Ultrascale+RF SoC，將數字硬體與模擬模塊整合到了單個晶片中。

射頻SoC是一種單晶片自適應無線電平臺，在臺積電16nm製程的加持下，Xilinx將其硬體、可編程軟體引擎、以及RF模擬技術，高密度地整合到了一起。

在前幾代產品中，系統需要依靠多個晶片，來執行以下所有任務。但現在，Xilinx提供了一套極其簡化的方案設計，集成了完全的RF信號鏈。

從MAC到DSP、無線IP、基帶、調製、DSP信令與濾波、ADC/DAC、重頭的通用數字處理器、以及DDR4內存子系統。

Xilinx表示，RF SoC的優勢之一，在於面向無線網絡的Massive-MIMO射頻模組。

賽靈思介紹稱，在RFSoC的幫助下，64x64 m-MIMO可將功耗降低一半、安裝量減少75％、系統組件數量減少89％。

新發布的RF SoC新品，包括了第二代和第三代產品。在初代產品中，Xilinx提供了可覆蓋4GHz頻段和DOCSIS3.1的方案，實現了5G部署所需的部分定位。

第二代產品，是基於初代快速上市方案的快速戰略調整，可覆蓋5GHz頻段，以便在中日等市場儘快投入使用。

第三代產品屬於刷新後的設計，可覆蓋6GHz頻段，支持已授權和空白頻譜，旨在實現全球範圍內的5G部署。

首先走出大門的是第二代產品。如上所述，它面向亞洲市場的初代調節增強版，有望儘快展開5G頻段下的測試。Xilinx表示，現可向特定客戶提供工程樣品，並將於2019年6月全面投產。第三代產品採用了類似的底層硬體(四核A53+帶有可編程邏輯的雙核A5 CPU)。

還有固定功能的ADC/DAC升級，以及不同時鐘域上支持6GHz頻段、增強可編程邏輯的時鐘，特別是對於具有高達14位處理的6GHz的額外DSP要求。Xilinx表示，第三代產品將降低TDD上的功耗，擴展毫米波接口，以及完整的多頻段/多標準支持。增強型時鐘還意味著在外部時鐘發生器模式下，整個設計只需要一個外部時鐘發生器，而不是之前所需的最多四個。Xilinx表示，其集成的模擬 / 數字解決方案，還有助於毫米波擴展中頻的實施。傳統設計的一個問題是，射頻採樣離散DSP和數字前端之間的接口，是一個給定的標準(即JESD204)。然而在16x16天線方案中，該標準接口在320Gb/s時，功率消耗在8W左右。如果需要解析800MHz的高頻頻譜，功耗就會大增。

通過在第三代產品中整合數字、模擬組件，Xilinx可在單晶片能完成全部接口工作，從而帶來更低的功耗、以及更高速的傳輸。Xilinx聲稱，其允許一級供應商將它們的定製可編程IP與RF配套使用。二級供應商也可以使用專屬的、或固定的 IP解決方案。通過該設計，Xilinx可將RF市場添加到其產品組合中。據悉，第三代RF SoC將在2019下半年開始出樣，並在2020年三季度開始量產。

至於為何要拖這麼久，是因為供應商驗證測試的時間表，比我們設想的要更久。該部分將覆蓋所有尚未授權的6GHz一下頻段晶片。第二代和第三代器件，都將與第一代硬體保持引腳上的兼容。

華為暫時領先，高通、賽靈思不會永遠停滯，看清全球市場，大家都在跑道上，競爭不會停歇。

 

科學Sciences公號17年底《移動通信史1G→2G→3G→4G→5G概述》[1]和本月初《毫米波—5G的新武器：技術概述及人體輻射之疑(12k字)》[2]兩篇文章也是5G知識，歡迎查閱，目錄如下。

移動通信史1G→2G→3G→4G→5G概述(11573字)

1、1G：「大哥大」橫行(931字)1

2、2G：諾基亞崛起時代(2288字)3

3、3G：CDMA大行其道(5120字)5

4、4G：無線蜂窩電話協議(2053字)10

5、5G：高可靠體驗(854字)12

參考文獻(150字)14

科學Sciences 2017-09-20簡介：固定電話通信後，移動通信從電話到網絡:1G→2G→3G→4G→5G的一部波瀾壯闊的移動通信史。移動無線網絡已經成為我們生活、學習、娛樂不可缺少的必備品，而移動無線通信技術本身也在不斷地更新換代。那麼，移動通信技術到底經歷了那幾個發展階段，每個階段的特色又是什麼呢？(文末「閱讀原文」可下載16k字16圖15頁PDF歡迎轉發)

毫米波—5G的新武器：技術概述及人體輻射之疑(12k字)

A 毫米波—5G的新武器：技術概述及人體輻射之疑 (7k字)

1. 毫米波—5G的新武器

2. 毫米波在5G通信的重要優勢

3. 毫米波對人體輻射的危害之疑

B 美國沒有寬帶和光纖，網絡基礎很差，懼怕性價比產品(3k字)

素材(1300字)

科學Sciences導讀：毫米波—5G的新武器：技術概述及人體輻射之疑。美國是沒有寬帶和光纖的，他們網絡基礎很差。文末讚賞支持後，公號輸入欄發「毫米波5G」獲取PDF資料；歡迎大家讚賞支持、下載學習科技知識。

素材(1720字)

1. 秦隴紀, 科學Sciences. 移動通信史1G→2G→3G→4G→5G概述. [EB/OL], 科學Sciences.https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMzQzMTk4NQ==&mid=2247485102&idx=1&sn=dfd46c98a63e91eabb8f095cf7403219,2017-09-20, visit date: 2019-06-07

2. 秦隴紀. 毫米波—5G的新武器：技術概述及人體輻射之疑(12k字). [EB/OL], 科學Sciences. https://mp.weixin.qq.com/s/pqPjC1zZZ0ndfEWEuL6uOQ,2019-06-02, visit date: 2019-06-07

3. 王志傑, 芯資訊. 物聯網中的SubGHz無線通信技術. [EB/OL], wenku,https://wenku.baidu.com/view/7daf915e7f1922791788e839.html,2015-06-19, visit date: 2019-06-07

4. wuko, 強國社區>強國論壇. 5G波段主要分為兩個技術方向，分別是Sub-6GHz以及mmWave(毫米波). [EB/OL], people,http://bbs1.people.com.cn/post/1/1/1/170176851.html, 2018-12-09 15:07:34, visitdate: 2019-06-12

5. 胖福的小木屋. 5G兩大方案，美國錯壓毫米波，華為全部提前完成，領先美國3年. [EB/OL],baijiahao, https://baijiahao.baidu.com/s?id=1635644994391913616, 2019-06-0709:57, visit date: 2019-06-12

6. 華為追蹤者. 稱霸全球！美國終於承認中國5G領先，華為已拿下全球近三成市場. [EB/OL], baijiahao,https://baijiahao.baidu.com/s?id=1630417538567038959, 2019-04-10 17:086, visit date: 2019-06-12

7. By BenchLife. Sub-6GHz 或 28GHz mmWave，5G網絡需了解的一些事！. [EB/OL], qooah,https://qooah.com/2016/10/24/mmwave-28ghz-sub-6ghz-with-qualcomm-snapdragon-x50-5g-modem/,2016-10-24, visit date: 2019-06-07

8. 來源：賢集網. 高通推出5G毫米波(mmWave)天線模塊和sub-6 GHz射頻模塊. [EB/OL], xianjichina,https://www.xianjichina.com/news/details_78604.html, 2018-07-24 08:48:44, visit date:2019-06-07

9. 作者：EETOP, 整理自：賽靈思、cnbeta、AnandTech, 網絡通信/物聯網. 詳細解讀：Xilinx剛剛發布的全新5G射頻SoC--支持sub-6GHz與毫米波. [EB/OL], itpub,http://blog.itpub.net/69901775/viewspace-2636908/, 2019-02-25 14:50:43, visit date: 2019-06-07

10. 秦隴紀. 人工智慧起源與發展正史. [EB/OL], 科學Sciences. http://weixin.qq.com/,2019-06-06, visit date: 2019-06-07

x. 秦隴紀. 西方哲學與人工智慧、計算機; 數據科學與大數據技術專業概論; 人工智慧研究現狀及教育應用; 數據資源概論; 文本數據溯源與簡化; 大數據簡化技術體系; 數據簡化社區概述. [EB/OL], 數據簡化DataSimp(微信公眾號),https://dsc.datasimp.org/, http://www.datasimp.org, 2017-06-06

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Sub-6GHz頻段波——5G的低頻武器：無線通信技術概述(15k字)

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Sciences257Sub-6GHz頻段波——5G的低頻武器：無線通信技術概述SP20190612WedQinDragon.docx簡介：Sub-6GHz頻段波——5G的低頻武器：無線通信技術概述。作者：秦隴紀。素材：網文/秦隴紀微信群聊公眾號，素材附引文出處。下載：如需本文15k字27圖16頁PDF資料，讚賞支持後，公號發「Sub6頻段」獲取。版權：科普文章僅供學習，公開部分資料©版權歸原作者，勿用於商業非法目的，數據簡化社區保留對應權利。有事留言或郵詢[e-mail]。轉載：請寫明作者、出處、時間等信息，如「此文出自公號©科學Sciences，作者：秦隴紀，時間：20190612Wed©數據簡化DataSimp社區2010-2019NC非商業授權」等字樣。

「科學Sciences」公眾科普分享

跋：科學傳入我國一百多年，沒有被國人普遍接受和普及。科學精神是質疑和假設，科學方法是測量和實驗，科學理論的本質是科學家用數學工具對自然社會做從出定性定量解釋。近卌百年，有些民族對自然社會的思考，膚淺地盲信盲從情感型表達模糊不清的簡單語言；而理性之人分析具體現象和數據，直到以數學邏輯等工具為主的科學思考。科學假說和科學實驗均需指向某個規律的測量或工程技術支撐，理論和技術均豐富了科學之軀，切不可止步於語文工具之表象思維。更不可把科技當成語文來對待，拿書本文字代替實驗設計工程實踐。科學是璀璨的人類文明之一，但有其範圍並非萬能。科學Sciences公號不持有任何傾向性，只提供大家的學術觀點。感謝您閱讀！《科學Sciences》倡導"理性之思想，自主之精神"，專注於學者、學界、學術的發展進步，不定期向您推薦人類優秀學者及其文章。歡迎科學、工程、技術、教育、傳媒等業界專家投稿、分享、讚賞、支持科普、加入數據簡化社區！~~

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