5G技术观察：或给手机天线设计带来挑战

5G技术将提供相较于4G网络1000倍之数据传输，其中国际电信联盟(ITU)已公布对5G网络所需传输速率、延迟和可靠性之衡量要求，并积极提高能源效率，但针对此尚未有可衡量目标。

由于5G系统比4G(LTE)系统输送量大，需通过多重输入多重输出(MIMO)技术为基础，在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使讯号通过发射端与接收端的多天线传送和接收。

即提升资料传输天线端口，从而改善通讯质量，获得更大通道自由度(除了频域和时域外，增加空域自由度，提高系统通道容量)，使网络中潜在空间复用(Spatial Multiplexing)效益最大化，以改善频谱效率、传输可靠性与能量效率。

5G技术特色为高频通讯、Massive MIMO、载波聚合等，当中要求射频部分需硬件支援，5G天线发展从被动式(Passive)到主动式(Active)，并与射频单元整合，从原先天线+射频单元的远端射频单元(RRU)，变成主动天线单元(AAU)，由于整体程度提升，这对移动终端来说将带来新的硬件设计挑战。

基地台天线朝小型化、一体化演进

基地台天线不断演进，从过去全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到目前多频双极化天线，当行动通讯使用者数目不断增加，现有频谱资源日益缺乏，因此进一步要求基地台天线能实现多频整合功能。

随着5G技术发展，基地台天线将朝小型化、一体化(整合天线和滤波器)方向演进。

2017年在基地台天线市场发展上，全球前五大天线厂商即占据80%市占率，其中华为达30.5%、Kathrein达21.5%、Commscope达15.5%、Amphenol达7.5%、RFS达5%。

Massive MIMO为5G提高系统容量和频谱利用率之关键技术

随着大规模多输入多输出(MIMO)发展，此技术涉及每个基地台使用更多天线阵列，使得每个基地台有更多硬件组件。

5G与4G相比，将增加5G基地台总能耗，不过在大规模MIMO技术逐渐成熟下，其能效亦可能随时间推移而提升；换言之，设备可在同一时间和频率上为更多用户提供服务，此种能力被称为空间复用。

此外5g天线技术，5G天线复杂度大幅提升，目前4G网络普遍采用2～8通道天线(FDD (Frequency Division Duplex)制式多为2/4通道，TDD(Time Division Duplex)制式多为8通道)，一般为10～40个天线振子。

相较于4G技术，5G基地台天线需求将大幅提升，随着全面采用Massive MIMO后，天线振子数量将达64个、128个甚至256个，通过不同维度(时域、空域、频域、极化域等)提升频谱和能量利用效率。

5G网络基本组成包括大规模MIMO天线兴起与Small Cell数量提升。根据Small Cell Forum预估，2024年5G Small Cell将超过4G Small Cell，其中2025年5G和多模(Multi-Mode)Small Cell总安装量预计达1310万台，占总体Small Cell台数1/3。

Source：拓墣产业研究院

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（编辑：南平站长网）

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