5G 不再僅僅是一個承諾——它是非常真實的龐大市場，盡管其實施尚處于起步階段。2019 年有兩個例子表明 5G 的部署正在成為現實。其中之一是 Verizon 在其所有 NFL 橄欖球賽場中都推出了 5G 服務；另一個例子在韓國，5G 用戶在當年 8 月——僅在本地運營商推出商業化技術四個月后便達到 200 萬以上。在本文中，我們將探討小型基站密集化、頻譜采集、頻譜共享和大規模 MIMO 等領域中 5G 的發展趨勢。盡管普及尚需時日，但 5G 有望成為有史以來增長最快的移動技術。根據全球移動供應商協會（GSA）的調研，5G 的增長速度遠遠快于 4G LTE ——部署節奏超越后者約兩年；其最近發布的數據表明，全球有 50 多家運營商推出了 5G 移動網絡，并且至少有 60 款不同的 5G 移動設備可用。

最終，5G 將帶來改變生活的影響，并顛覆許多行業。但是，在 2020 年，運營商將重點支持前兩個主要 5G 用例：更快的移動連接性和帶來高速無線連接的固定無線接入（FWA）。

Qorvo 在其《5G RF 傻瓜書（5G RF for Dummies）》第二版中強調了 5G 的高速發展；這本新近更新的著作描述了將 5G 愿景變為現實的關鍵趨勢與技術支持因素。

Verizon 在其所有 NFL 橄欖球賽場中都推出了 5G 服務

https://www.verizonwireless.com/business/articles/business/stadium-transformation-verizon-5g/

全球移動供應商協會（GSA）

https://gsacom.com/paper/50-5g-commercial-networks-november-snapshot/

《5G RF 傻瓜書（5G RF for Dummies）》第二版

https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/5g-rf-for-dummies

以下是書中的一些要點。

1. 網絡密集化與小型基站

5G用戶將需要更多的蜂窩基站以大幅擴展網絡容量并支持數據流量的增長。這促使移動網絡運營商（MNO）急于采用小型基站（即人口稠密的城區中安裝在建筑物、路燈柱等場合的小型低功率基站）來提高網絡密集度。這些小型基站將幫助MNO滿足用戶對大量數據的渴求，改善服務質量。

2. 頻譜收集

5G 需要大量帶寬。更大的帶寬使運營商可以增加容量并提高數據速率，從而使用戶可以更快地下載大文件并獲得高分辨率的無抖動流媒體。物理層和更高層的設計與頻率無關，但為每個層制定了單獨的無線電性能要求。較低的頻率范圍（FR1）也稱為 sub-7GHz，即 410 - 7,125 MHz 頻段；較高的頻率范圍（FR2）也稱為毫米波（mmWave），范圍為 24.25 - 52.6 GHz。

為了獲得 FR1 和 FR2 中的帶寬，必須分配更多的頻譜。目前，約 40 個國家和地區的監管機構已經分配了新的頻率并實現了 LTE 頻譜的重新劃分，然而，這還遠遠不夠。根據 GSA 的數據，有 54 個國家計劃從現在起到 2022 年底分配更多頻譜，以盡可能地至少解決一部分問題。

3. 4G 到 5G 網絡的演進

5G 無線電接入網絡（RAN）旨在與現有 4G LTE 網絡配合使用。3GPP 允許多個新無線電（NR）部署選項。因此，如下圖所示，通過從非獨立（NSA）到獨立（SA）組網，MNO 可以更輕松地遷移至 5G。

4. 動態頻譜共享

動態頻譜共享（DSS）是一項新技術，可以進一步幫助實現從 4G 到 5G 的平滑遷移。借助 DSS，運營商可以允許 4G 和 5G 用戶共享同一頻譜，而不必將頻譜的每個部分專用于 4G 或 5G。這意味著運營商可以更有效地使用其網絡，并根據用戶需求分配容量從而優化用戶體驗。因此，隨著 5G 用戶數量的增加，網絡可以在總容量中為每個用戶動態分配更多容量。

5. 毫米波（mmWave）

5G 網絡可以使用毫米波 FR2 頻譜來提供最高的數據速率，在該頻譜中可以使用大范圍的帶寬。毫米波現已成為現實：5G 網絡正在將其用于 FWA 和移動設備，并將在將來用于其它用例。隨著 5G 網絡部署的擴大和適用于家用設備的出現，運營商預計將 FWA 推廣到更多家庭。

6. 大規模 MIMO

MIMO（多輸入多輸出）通過使用多個天線以相同的帶寬傳送多個數據流來提高數據速度和網絡容量。當今的許多 LTE 基站已經使用多達 8 根天線來傳輸數據，但是 5G 引入了大規模 MIMO，它使用 32 或 64 個天線，在將來甚至還會更多。大規模 MIMO 對毫米波尤為重要，因為多個天線集中了收發信號，以提高數據速率并補償高頻下的傳播損耗。這極大地提升了吞吐量和能效。

7. RFFE 創新助力 5G

真正實現 5G 愿景需要創新射頻前端（RFFE）技術的參與。隨著手機、基站和其它設備變得越來越時尚、小巧，RFFE 將需要在更少的空間中獲得更強大性能，同時提高能效。一些 RF 技術是實現 5G 目標的關鍵；它們包括：

氮化鎵（GaN）。GaN 非常適合能夠在高溫下工作的大功率晶體管。GaN PA 在 5G 中的潛力才剛剛開始被認識到。其所具備的高射頻功率、低直流功耗、小尺寸和高可靠性使設備制造商可以制造體積更小、重量更輕的基站。通過 GaN PA，運營商可以以更少的天線陣列單元和更低的功耗，滿足毫米波傳輸的高效全向輻射功率（EIRP）輸出規范。這使得系統重量更輕，安裝成本更低。

BAW 濾波器。5G 所使用的頻段及載波聚合（CA）組合的數量大幅增加，并且需要與許多其它無線標準共存，這意味著高性能濾波器對于避免干擾至關重要。表面聲波（SAW）和體聲波（BAW）濾波器占板面積小、性能卓越且價格適中，是 5G 移動設備中使用的主要濾波器類型。