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目前，我們已處于4G系統商用階段，然而5G已經于11月1日正式商用，這將帶來海量數據通信、萬物互聯、實時交互、工業(yè)物聯網等新型業(yè)務的快速發(fā)展。因此，5G儼然已經成為當前移動通信產業(yè)的關注焦點。未來的5G系統將著眼于全頻段，即不僅局限于低頻段(6GHz及以下頻段)，也將考慮高頻段(毫米波頻段)。
而天線作為移動通信的重要組成部分，其研究與設計對移動通信起著至關重要的作用。而5G帶來的改變就是用戶體驗的革新：華為Mate30系列手機內部集成21根天線，不僅支持5G，還要兼容4G、3G、NFC、GPS、WiFi、藍牙等網絡，總計21根天線，用于5G有14條天線，進而揭示了5G 新的通信架構下，手機終端天線發(fā)展真正的技術需求。在終端設備中信號質量的優(yōu)劣直接影響著用戶體驗，所以，5G終端天線的設計必將成為5G部署的重要環(huán)節(jié)之一。
3GPP把5G頻段分為FR1頻段和FR2頻段，其中FR1的頻段通常被稱為Sub6G頻段，范圍為450MHz-6GHz，FR2頻段為24.25GHz-52.6GHz，通常被稱為毫米波頻段。毫米波頻段的優(yōu)勢是具備大量的可用頻譜帶寬、波束窄、方向性好、頻段許可獲取成本低。借助于先進的毫米波自適應波束賦型和波束跟蹤技術，可以確保在真實環(huán)境中毫米波終端與基站實現穩(wěn)健的移動寬帶通信。
5G通信中采用兩種網絡架構方式進行部署
獨立組網模式
指的是新建5G網絡，包括新基站、回程鏈路以及核心網。SA引入了全新網元與接口的同時，還將大規(guī)模采用網絡虛擬化、軟件定義網絡等新技術，并與5GNR結合，同時其協議開發(fā)、網絡規(guī)劃部署及互通互操作所面臨的技術挑戰(zhàn)將超越3G和4G系統
非獨立組網模式
非獨立組網指的是使用現有的4G基礎設施，進行5G網絡的部署?；?/span>NSA架構的5G載波僅承載用戶數據，其控制信令仍通過4G網絡傳輸
NSA和SA組網形式（網絡圖片）
采用5G初級階段的NSA組網方式，5G網絡與4G網絡并存，而5G 設備要達到更高速、穩(wěn)定、低時延等要求則依賴于以下幾個因素：
(1) 更多的頻段；
(2) 多個頻段之間的載波聚合技術；
(3) 大規(guī)模MIMO等技術。
當前手機終端天線凈空普遍壓縮至2mm左右，而終端天線設計中既要兼顧sub6G與毫米波頻段的多頻段需求，又要支持MIMO天線技術，多頻帶CA技術實現場景需求，這些技術的引入都對5G手機終端設計研發(fā)提出了高難度的挑戰(zhàn)：
ü NSA組網模式下，4G頻段天線與5G頻段天線并存；3GPP中，4×4 MIMO天線作為強制入網要求。5G終端產品內的天線數目激增，面對這么多天線，天線效率、天線共存、天線布局等問題亟待研究解決，天線設計面臨著重大挑戰(zhàn)；
ü 5G通信中，低頻的頻譜資源終歸是有限的，毫米波應用的潛力巨大，毫米波具有極寬的帶寬，提高信道容量和數據傳輸速率的毫米波技術成為了未來5G通信關鍵技術之一。但毫米波信號介質和輻射損耗較大，如何減少毫米波在終端內的損耗，確保毫米波更好的傳輸特性是工程師要面臨的一個挑戰(zhàn)。
ü 5G手機中集成多種芯片模塊，CPU、射頻模塊、基帶芯片、屏幕都是功耗與發(fā)熱的大戶，而5G芯片的計算能力要比現有的4G芯片高至少5倍，功耗大約高出2.5倍。并且手機的散熱好壞不僅僅影響用戶體驗，同時影響手機內部器件工作狀態(tài)，5G手機的散熱技術研究面臨重大挑戰(zhàn)。
ü 為了滿足5G下行峰速20 Gbps，需要提供100 MHz的傳輸帶寬，為了滿足大帶寬連續(xù)頻譜的稀缺，在5G通信中采用載波聚合（CA）來解決。但是如果發(fā)送和接收路徑之間的隔離度或者交叉隔離不足，多個頻段的無線RF信號可能會相互干擾，則CA應用中會出現靈敏度降低（desense）問題。所以5G手機終端的desense問題會比之前更為復雜，需要對Sub6G頻段與毫米波頻段共存狀態(tài)下對desense問題根因分析，提前應對信號干擾問題。
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摘自 ANSYS公眾號
