sub-6GHz

NEC與亞德諾半導體(ADI)日前宣布合作為Rakuten Mobile設計出適用於5G網路的大規模MIMO天線無線電單元。該無線電單元採用ADI第四代寬頻RF收發器解決方案，可實現高精度大規模MIMO，並具有5G開放式虛擬無線存取網路(vRAN)介面，可滿足Rakuten Mobile端對端全虛擬化雲端原生行動網路之需求，透過3.7GHz大規模MIMO和數位波束成型技術實現高效的大容量傳輸。雲端原生虛擬網路代表一個重大轉變：通訊服務供應商將以何種方式在全球範圍內以明顯較低的成本提供高速的網際網路存取，並盡可能毋需物理基礎設施相關的維護、保養、維修和人工成本，因為正是這些因素阻礙了傳統網路的發展。NEC則已開始針對Rakuten Mobile提供5G網路大規模MIMO天線無線電單元。 NEC與ADI宣布合作為Rakuten Mobile設計出適用於5G網路的大規模MIMO天線無線電單元 NEC副總裁Nozomu Watanabe表示，ADI的RF收發器專門設計用來支援大規模MIMO和小型基地台系統等無線應用，可簡化系統設計，減小尺寸和重量，並最大程度地降低功耗。虛擬化是一種具有成本效益的可靠技術，全球領先的電信供應商正不斷探索此領域並將其視為通訊的下一個發展方向。ADI的RF設備使我們提供的連接技術滿足需求，以搭建支援5G全頻譜系統的架構。 ADI副總裁Greg Henderson認為，5G網路連接技術的新一波趨勢是由彈性來定義。透過與NEC攜手合作為Rakuten Mobile開發第一個大規模MIMO裝置，為推動5G連接技術發展奠定了基礎。這個生態系統錯綜複雜，但其主要目標就是讓各方無縫協作，從成本、時間和資本設備各方面來提高整體效率。這些環節都將使我們朝真正的虛擬化網路更進一步。 ADI第四代寬頻RF收發器將四通道發射器、接收器和數位預失真(DPD)整合在一個晶片內。該無線電方案可完全透過軟體重新配置，並且覆蓋全部sub-6GHz 的5G頻段，簡化無線電設計。

5G市場已經布建一段時間，許多手機廠今年開始量產毫米波裝置，雖然受疫情影響而延緩，但羅德史瓦茲業務協理程世豪表示，仍預期未來三年其CAGR會成長超過30%。手機與網通的發展受到5G推動，終端產品在Sub 6GHz及毫米波(mmWave)兩種頻段的訊號測試需求應運而生。程世豪指出，其中Sub 6GHz的測試方式與傳統方式大同小異，技術上並不困難。然而高頻的毫米波測試難度與成本皆高於Sub 6GHz，因此需要採用非訊令(non-signal)測試，便能縮短測試時間並且降低成本。 羅德史瓦茲業務協理程世豪表示，5G市場已經布建一段時間，許多手機廠今年開始量產毫米波的相關裝置 為了提升訊號的測試效率並降低成本，羅德史瓦茲針對5G訊號測試提出的CMPQ解決方案，藉由硬體設計與軟體操作執行一對多的測試，一台測試儀器可以同步測量4個待測物，大幅減少測試時間。一般而言，一個裝置的訊號測試時間是70~73秒，而此方案測試4個裝置只需86~89秒，即可產出符合3GPP規範且可追溯的測試報告，使得5G手機的生產線運作更加流暢。 CMPQ方案的設備包括測試主機、訊號隔離箱、相關硬體配件，以及可搭配使用的測試軟體，期望提供廠商5G訊號測試所需的一站式服務。測試主機整合中頻訊號及高頻訊號的測試功能，執行高頻測試時，使用短距離的RF cabling以降低量測風險，且考量到手機設計時為了提升訊號覆蓋率，一支手機最多可能使用三組天線陣列，因此此款測試主機能同時連接三個無線寬頻頭端設備(Remote Radio Head, RRH)進行訊號測量。透過快速精準及成本較低的方案，可達到加快5G手機量產的目標。

多射頻系統共存及抗干擾設計面臨新挑戰 從射頻的角度來看，5G技術先進性的原因之一是因為5G通訊設備工作在更高的頻率，擁有更多頻寬。根據3GPP的定義，5G包括了如下圖所示的兩個頻譜範圍，分別是Sub-6GHz和毫米波(mmWave)頻段，在每個範圍內又細分了數十個頻段號，分配給不同國家的不同電信運營商使用。 以中國為例，中國移動得到了2515MHz~2675MHz和4899MHz~4900MHz兩個頻段，中國電信得到了3400MHz~3500MHz頻段，而中國聯通則被分配到了3500MHz~3600MHz頻段，放眼全球則各個電信運營商頻段的分配就更加複雜。 不同頻段在5G通訊設備裡，都對應著特定的射頻前端系統的硬體支援，對於5G通訊設備而言，如何在擁擠而複雜的頻譜環境中讓自己不被其他頻段設備干擾就成為了設計師必須要考慮的問題。 此外，5G移動終端設備除了支持5G通訊制式以外，還必須向下相容老的移動通訊制式，比如2G GSM、3G WCDMA/CDMA2000/TDSCDMA、4G TD-LTE/FD-LTE等在未來相當長時間內仍然會繼續提供服務，所以隨著通訊技術的不斷發展，通訊設備上務必會搭載越來越多種類的通訊系統(圖1)。 圖1　典型5G手機的手機模擬模型 比如華為推出的Mate 30 Pro 5G手機，便採用了最先進的5G天線設計，機身共有21根天線，搭載了包括5G、4G、3G、2G、Wi-Fi、BT、GPS、NFC等在內，多達8種無線通訊系統，這些系統在單獨工作的時候不會產生干擾問題，但當不同的通訊系統同時工作的情況下，產生的互調/交調頻譜分量或者雜訊信號很可能被抬高，導致某些極度敏感的無線系統(比如GPS)被嚴重干擾到無法正常工作。 5G通訊技術下，物聯網應用場景大量爆發，除了移動通訊設備外，在汽車、工業設備，國防設備等平台上也會搭載包括5G通訊在內的導航、探測、通訊、測控、數傳等眾多射頻系統，豐富多樣的系統特性包括了複雜的調製類型、超寬的頻率範圍、豐富的功率電平等。 這些平台上往往包含數十個射頻發射設備，這些發射設備中的倍頻器、混頻器、功率放大器等由於諧波洩漏、雜散輻射等會產生大量的交調產物，而擴頻調製、調頻工作等使雜散輻射頻譜大量增加。 同時這些平台上還包括了相當數量的射頻接收設備，這些接收設備的工作頻段各有不同，其敏感頻率(如鏡像頻率、諧波頻率等)也各有不同，隨著軟體無線電、數位化中頻、寬頻接收等技術的採用，使這些接收系統受到干擾的潛在風險大大增加，這些複雜的電磁干擾以及與電磁頻譜相關的軍事力量、設備、系統和平台的影響，成為決定整體系統和平台效能至關重要的因素。 射頻系統抗干擾模擬方案需具備五大要素 ANSYS射頻系統抗干擾模擬方案提供了一個複雜射頻環境中電磁干擾模擬的資料管理與分析的整體框架，將尖端的模擬引擎與多保真參數化模型相結合，實現對任何環境下共址干擾的準確預測，如運載平台、通訊基地台以及個人電子設備的共存和靈敏度降低等。並且針對不同傳真度登記的已知數據，可以進行不同層級的模擬分析。 這套模擬解決方案的設計理念是允許設計師在設計早期階段就開始模擬，直至整個系統設計完成後的維護階段。在設計和整合的早期就可定位出共址干擾問題，當定位出干擾問題，在對設備或系統進行否認和修改之前，便可以在軟體中進行改善策略的探索對比，從而說明客戶節省大量成本。 射頻系統共址及抗干擾模擬解決方案，所需要注重的能力包括以下幾個方面。 內建無線電模型庫和RF部件庫 多通訊系統共存情況下的射頻抗干擾模擬的第一步是對射頻系統的建模，射頻系統包含了收發機、濾波器、雙工器、放大器、混頻器、天線等諸多元件，能夠支援用戶方便快捷地實現射頻系統建模成為抗干擾模擬工具的重要技術要求。 ANSYS EMIT內置了多種通用的無線電模型庫(圖2)，包括GSM、CDMA、WCDMA、LTE、GPS、Wi-Fi、藍牙、VHF/UHF通訊、SINCGARS、CDL等許多通用的無線電模型，使用者可以直接調出使用。對於實現特殊功能的定制化無線電模型，客戶也可以通過參數化輸入對其發射頻譜和接收頻譜進行定義，也可通過導入測試資料的方式實現對未知無線電模型的建模。 圖2　EMIT內建的無線電模型庫以及可擴充的無線電模型 EMIT軟體中的無線電模型(Radio)可以是收發信機(Tranceiver)、發射機(Transmitter)或接收機(Receiver)，一個無線電模型中可以定義多個頻段(Band)，EMIT可對每個頻段配置相應的頻率、功率電平、調製方式等無線系統參數。對於發射機頻譜可以配置頻譜類別、發射功率、近端相位雜訊、遠端相位雜訊、諧波、雜散等指標，對於接收機頻譜則可以配置帶內敏感度閾值、混頻器產物、帶外雜散、飽和電平等參數。 ANSYS EMIT是用於複雜環境中射頻干擾(RFI)模擬的軟體。EMIT與ANSYS HFSS緊密配合，將射頻系統干擾分析與產業領先的電磁模擬相結合，能夠對天線到天線耦合進行建模，能夠可靠地預測多天線環境(具有多個發射器和接收器)中的RFI影響。眾所周知，在測試環境中診斷複雜環境內的RFI非常困難而且成本高昂，但是，利用EMIT的動態連結結果視圖，就可以通過圖形化信號跟蹤和診斷總結功能顯示干擾信號的源頭以及其到達接收器的路徑，從而快速確定任何干擾的根源。一旦找到干擾原因，EMIT就能快速評估各種RFI緩解措施，從而實現解決方案優化。 除了對無線電模型的快速參數化建模外，EMIT還內置包含濾波器、多工器、環形器、隔離器、功分器、放大器、線纜等在內的全面RF部件庫，這些寬頻部件模型可以生成搭建射頻系統所用的模組，這些部件模型可以利用EMIT內置參數化模型指定指標，或者通過其他模擬工具或測量獲得的特性資料生成模型。射頻系統模型中用到的無線電模型、RF部件和天線等模型的定義可保存在EMIT部件庫中以供將來使用，也可以共用給其他用戶使用。 支援多種傳真度的天線耦合模型 射頻系統的干擾路徑主要基於各系統天線之間的空間耦合，所以天線耦合資料成為決定射頻系統抗干擾模擬準確性的重要組成部分。對於設計初期的系統共存模擬驗證工作而言，該階段一般尚不具備搭載通訊系統的平台設備模型以及各系統天線的具體設計模型，所以此時並不能通過傳統電磁場模擬工具得到天線耦合資料。 而EMIT有多種天線耦合資料的定義方式，提供包括恒定耦合、路徑損耗、路徑損耗+增益、以及S參數等在內的多傳真度天線耦合資料供使用者選擇，耦合資料的精度隨之增加。 定耦合是指天線耦合量為使用者設定的與頻率無關的常數，用於系統設計初期的天線耦合度指標分配。路徑損耗天線模型的耦合量為基於自由空間內天線之間的路徑損耗，用於在設計初期考慮天線放置的不同位置對干擾程度的影響。 EMIT還可以考慮自由空間內天線之間路徑損耗以及相對方向上的增益計算得到的耦合量，用於獲悉天線設計類型之後的更準確的天線耦合資料提取，最準確的方法則是通過測試或電磁場模擬得到的寬頻S參數資料用於表徵耦合量，此資料充分考慮搭載通訊系統平台和天線的相互影響，適合用於系統設計完成後的最終抗干擾性能模擬驗證(圖3)。 圖3　EMIT多傳真度的天線耦合數據模型 EMIT內置了多種近似天線耦合模型，用於在具備更精確的天線隔離資料之前進行系統共址的抗干擾分析，在缺乏特定耦合資料的情況下，EMIT也可以用來計算避免產生干擾所需的天線間的耦合量。 快速準確的天線耦合模擬演算法 為了實現更準確的系統抗干擾模擬，使用者需要用到更準確的天線耦合資料來實現對射頻系統的建模，EMIT能夠導入天線測試資料作為耦合模型，支援使用工業標準Touchstone檔案格式描述的寬頻多埠隔離資料，而無需將所有的資料容納在單個Touchstone檔中，因為EMIT會將所有待考慮天線間的多組資料自動整合在一起。 EMIT還可以與ANSYS高頻電磁場模擬工具HFSS聯合工作，使用其商業化的電磁求解器對多天線、大尺寸的問題進行快速準確求解得到天線耦合資料。 HFSS具有的增強彈跳射線法(SBR+)求解器，利用射線追蹤技術求解天線在載入到大型平台上以後的輻射性能和耦合資料，而且SBR+在傳統的彈跳射線法基礎上添加了多種改良演算法，可以計算以前SBR演算法無法求解的邊緣電流修正、入射波衍射、陰暗區電流分佈、以及平台表面爬行波等各方面的影響，是業界最精準的射線法求解工具，可以輕鬆得到多副天線的互耦資料。 除了演算法層面，HFSS作為專業的電磁場模擬軟體還具有其他方面的巨大優勢，整合了天線設計庫，包含有數十種實際工程中常見的天線種類，使用者可以直接方便快捷地調用各種天線形式，還具備其他射線追蹤工具所不具備的物理模型，擁有與業界主流三維MCAD軟體的介面，準確高效地實現大型平台模型的導入匯出。 軟體具有強大的圖形介面，可以直觀地瞭解天線在大型平台上的輻射場圖，以及表面電流的分佈情況等。絕大多數任務都在不超過8G記憶體下完成求解，再配合HPC，利用硬體多核CPU和GPU加速，實現快速模擬得到結果。 考慮多射頻系統所有干擾因素 EMIT的1對1收發系統模擬對一對單獨Tx/Rx通道進行模擬，同時包括了收發系統相關的元件(如濾波器、電纜、放大器等)和天線的耦合度(ATA)，最後計算出接收機Rx的射頻干擾冗餘度(圖4)。 圖4　以EMIT功率流分析模擬射頻系統干擾 EMIT寬頻射頻干擾冗餘度模擬結果如圖5所示，上面的線條為接收機的敏感度閾值，該線條代表了接收機的寬頻敏感度指標。 圖5　接收通道寬頻射頻干擾冗餘度模擬結果 由於接收通道上混頻器的非線性效應，所以不僅接收帶內的干擾信號會影響靈敏度，在帶外某些頻點的干擾信號與接收混頻器進行高階互調，產生的互調產物也可能落在接收帶內，從而引起接收機敏感度惡化，所以接收通道需要同時考慮頻道內和頻道外干擾信號對靈敏度的影響。 圖5下面的線條是從發射系統耦合至接收埠的頻譜分量，低於上方敏感度閾值的頻點表示不會對接收機靈敏度造成干擾，而對超過閾值的頻點則是引起接收通道性能惡化的來源。 EMIT還能計算帶內的峰值射頻干擾餘量。由於混頻器、放大器等通道上的多個非線性器件，導致經過多次複雜交調互調後可能落在接收帶內的干擾信號譜非常豐富，如果分別考慮這些信號對接收敏感度的影響，從上面的寬頻射頻冗餘度結果來看都不會對接收系統靈敏度造成干擾。 但是，這些信號疊加起來產生的頻道內雜訊電平就很有可能超過接收機敏感度閾值，造成靈敏度惡化。所以如圖6所示，EMIT的頻道內峰值射頻干擾餘量則把多個落在接收帶內的干擾信號疊加起來，觀察是否超越了接收機閾值。 圖6　頻道內峰值射頻干擾餘量  EMIT還可以模擬當多個發射系統同時工作時，在多通道之間產生的有源互調交調產物，這些產物主要來源於兩個方面。 第一是多發射機同時工作，產生的發射頻譜耦合到接收機後與接收通道上的射頻前端非線性器件(如低雜訊放大器、混頻器等)產生的交叉調試。 第二是不同發射通道之間的互調，發射頻譜耦合到其他發射通道中，與其他通道內的非線性元件(如功率放大器、隔離器等)發生互調，得到的互調產物會由該發射通道往外二次耦合至接收通道，從而影響接收機靈敏度。 直觀的結果顯示和干擾診斷功能 EMIT提供不同層級的直觀結果顯示，通過場景矩陣結果可快速查看平台上哪個射頻系統受到了干擾，而通過電磁干擾邊限圖(圖7)，則可以完整的獲得收發通道的寬頻干擾情況，並能夠自動識別每種類型干擾的根源。 圖7　多射頻系統干擾模擬結果的可視化呈現 利用結果分組篩檢程式，用戶很容易從結果中排除特定類型的干擾(如共通道干擾)，這樣便可以看到最關心問題的結果，從結果的角度快速定位出干擾因素，從而可建議採取合適的改善措施。 EMIT的快速“what if”分析功能可以快速評估可用的干擾改善措施。例如，在調頻系統干擾分析中，可以從庫中快速拖放一個可調濾波器加入接收機通道，從而可以立即評估該濾波器的干擾改善效果。 在EMIT先進的介面下，通過高層級和低層級的分析匯總，以及內置的自動化診斷功能，用戶可以輕而易舉地把射頻系統間的干擾情況顯現出來。 常見的射頻系統抗干擾模擬案例介紹 汽車 如今，汽車總體通常搭載多個無線通訊系統，這些通訊系統的天線往往被放置得比較靠近，天線之間的相互耦合會帶來共址干擾問題，惡化部分敏感系統的接收性能，甚至使其功能徹底喪失，這就使得在汽車上的多通訊系統共址干擾影響的研究十分必要。 使用HFSS對各個天線進行三維空間輻射場性能模擬，將通過模擬得到的各天線輻射場結果搭載在汽車的相應位置上，使用HFSS的增強彈跳射線法求解器計算得到考慮汽車平台效應的各天線之間的寬頻耦合S參數結果。 圖8是汽車天線模擬結果的可視化結果。左側矩陣圖的最右側一列則反映了三個發射通道同時工作時的受干擾情況，對GPS接收設備而言，每個發射系統單獨工作時都不會影響其敏感度，但是三個發射系統同時打開後，矩陣中的深色單元框表示GPS接收設備受到干擾了。而右圖顯示出影響GPS頻道內敏感度的雜散頻譜以及其來源。 圖8　EMIT軟體多射頻系統抗干擾分析結果 為了消除受擾影響，在VHF收發機和FM接收系統通道都加上帶通濾波器，可以濾除帶外雜散的影響，也可以減小不同發射通道間的互調產物，改善GPS接收帶內敏感度。 圖9為使用抗干擾方案後的抗干擾分析結果，所有矩陣單元都變回淺色，這表明所有干擾效應都已被消除。 圖9　添加抗干擾方案後的分析結果，干擾問題不復存在 無人機與基地台 5G時代，萬物互聯，無人機的使用將會越來越普及，在給人們生活帶來便利的同時，無人機作為工作在複雜電磁環境裡的設備可能對其他設備產生干擾，也可能被其他高功率發射的設備(如同通訊基地台)干擾，設計師需要知道無人機和基地台需要至少保持多遠的距離，才能確保無人機能夠正常工作而不被基地台干擾。 EMIT可以對基地台和無人機兩個系統的所有發射和接收通道進行建模，通過功率流的分析方法對接收系統是否受擾進行模擬，生成如圖10所示的豐富的結果報告。 圖10右上方的矩陣圖清晰地顯示LTE基地台的發射信號對C2接收通道產生了干擾，而且當LTE基地台和無人機視頻下載系統兩個發射通道同時工作時會使GPS接收通道的靈敏度冗餘量不足(矩陣中用粗線框起的儲存格所示)。 圖10　EMIT對無人機和基地台共存時的射頻系統干擾模擬結果 在圖10的正上方的系統交互框圖中，EMIT用線條明確指出了干擾的源頭和產生的路徑，對C2接收機造成的干擾來源於900MHz的LTE基地台發射系統，基地台的發射功率經過基地台與無人機之間的天線耦合進入了C2接收機的接收通道，直接惡化了接收機的靈敏度。 圖10正下方的頻譜曲線則顯示了造成干擾的所有頻點，以及造成干擾的雜訊類型，此案例中對C2接收機的干擾是因為LTE基地台的發射功率超過了接收機的頻道外飽和電平。 為解決該干擾問題，直接在系統原理圖裡通過簡單拖曳的方式，在C2接收機通道前端添加帶通濾波器，元件的頻道內損耗、頻道外抑制度等指標都可參數化定義，也可通過導入實際濾波器S參數的形式對其進行配置，重新模擬即可在矩陣中觀察到，C2接收機通道的干擾問題已被解決(圖11)。 圖11　快速實施抗干擾對策，以解決干擾問題 以上案例展示了利用模擬的必要性，在日益互聯的世界中，無線系統的數量激增，其發生干擾和性能劣化的可能性也隨之增加。工程師可以在設計過程的早期階段評估盡可能多的備選方案，然後評估設計空間以優化關鍵設計參數。通過利用專業模擬軟體在研發早期階段確定有可能發生干擾的位置，企業能夠避免干擾問題，減少後期修復問題的成本和降低風險。 (本文作者任職於Ansys)

針對5G手機的量產需求，羅德史瓦茲(R&S)推出5G手機訊號測試的一站式解決方案，客戶可一次採購隔離箱、測試儀器、相關配件及軟體介面。5G訊號測試必須提供高頻率，如毫米波(mmWave)的測試技術，並盡可能降低成本。 R&S的5 CMPQ 5G 無線通訊測試方案由R&S CMP200無線通訊測試儀、R&S CMPHEAD30升降頻器、R&S CMQ200隔離箱、量測天線與切換矩陣組成，能夠支援5G FR2毫米波主要頻段 (24.25~31.80 GHz/37.00~43.50 GHz)，並且能夠進行一對多的平行量測與驗證。通訊測試儀器最多可以連接6支天線，同時一台機器能可支援最多3個RRH，滿足市場上旗艦機種為提升訊號覆蓋率，一支手機常見設計3組天線陣列的訊號測量需求。 R&S的5 CMPQ 5G 無線通訊測試方案由R&S CMP200無線通訊測試儀、R&S CMPHEAD30升降頻器、R&S CMQ200隔離箱、量測天線與切換矩陣組成 相比低頻的Sub-6GHz，高頻的毫米波訊號測試難度及成本皆高，而R&S的測試儀器融合中頻訊號跟高頻訊號，整合兩種測試頻段，同時產出符合3GPP規範且可追溯的測試結果。測試時間方面，一個裝置的檢測時間是70~73秒，而R&S透過CMSquares 系統軟體介面軟管理並控制檢測儀，4個裝置只需要86~89秒的檢測時間，外型設計與檢測速度皆適合放入客戶的產線中，提供快速精準且成本較低的測試方案，加速產品的驗證，進而達到快速量產的目的。

是德科技(Keysight)日前宣布其5G解決方案獲台灣知名測試實驗室敦吉檢測科技(Audix)選用，以便對無線裝置的射頻和微波輻射量進行安全把關。 敦吉檢測科技希望能對在sub-6GHz 和毫米波頻段運作之5G裝置的電磁輻射特性，進行嚴格的安全標準驗證。是德科技提供多元的5G解決方案，包括5G無線通訊模擬器，訊號產生器與頻譜分析儀，可協助敦吉檢測科技等測試實驗室，全面驗證5G裝置效能，並確認其射頻和毫米波電磁場輻射量未超出安全標準的規範。 敦吉檢測科技董事長陳慶宗表示，敦吉檢測科技非常重視人們使用高科技產品時的安全性。是德科技5G裝置測試解決方案獲業界廣泛採用，這是選擇使用是德科技產品的重要考量。 是德科技測試和量測解決方案支援美國聯邦通訊委員會(FCC)制定的規格，以及歐洲 CE 認證(CE marking)制定的無線通訊設備指令(RED)，可量測5G行動裝置的功率位準，並取得信號強度和輻射性等資訊。 此系列解決方案還可用於驗證5G裝置在低於 6GHz 頻率時的電磁波吸收率(SAR)及高於 6GHz 時的吸收功率密度(Sab)，是否符合這些機構制定的規範。這項驗證可確保在貼近人體使用無線裝置時，使用者不會曝露在過高的射頻能量中。

2019年底至2020年1月期間，原先預期2020上半年迎來5G換機潮，未料新型冠狀病毒(COVID-19)疫情延燒，造成世界行動通訊大會(MWC 2020)取消、各國供應鏈暫停及消費市場萎縮等衝擊，消費者的購買態度疲弱，5G通訊相關供應商的布局因疫情按下暫停鍵，減少大規模的布建行動，導致換機潮延後，資策會MIC下修5G手機2020年的銷售預估至2億台，IDC研究經理高鴻翔(圖1)則提出2020年的市場觀察重點在於目前占5G手機銷售市場三分之二的中國。中國最早經歷疫情嚴重的高峰期，現階段積極復工並加速布建5G，在2020下半年5G手機的市場表現中扮演要角。 圖1　IDC研究經理高鴻翔說明，中國的內需市場是2020下半年的5G手機觀察重點 上半年買氣傾向觀望　5G建設速度趨緩 回顧5G手機發展所面臨的挑戰，可由市場供給與需求兩方面分析。供給端的生產技術方面，5G手機增加射頻零組件，同時得要滿足體積小、降低耗電等條件，收訊則須完成Sub-6GHz及毫米波兩種頻段的商用化及布建。除克服技術門檻之外，仍須考量生產成本，才能將成本與售價控制在一定的範圍之內。資策會MIC資深產業分析師韓文堯(圖2)表示，5G手機的技術與方案已經成熟，品牌/晶片/通訊設備商皆積極推動產業邁進，不只提供中階以下5G晶片，散熱、耗電與訊號等問題都已解決。在技術逐步成熟的前提下，面對COVID-19疫情，5G建設趨緩但供應鏈並未完全停滯。 圖2　MIC資深產業分析師韓文堯表示，疫情爆發後，初估5G手機銷售由2.6億台下修到2億 需求方面，4G智慧型手機的技術更新已經趨緩，難有突破性亮點吸引消費者換機，因此5G功能作為新一波的手機賣點，受到供應商大力推廣。然而5G手機的專屬應用尚在發展階段，消費者不一定需要5G功能，加上受COVID-19疫情影響，消費者的購買以防疫民生用品或遠距上班/上課所需的平板與筆電為主；在整體市場因經濟緊縮造成消費者購買力下降的情況下，上述的採買順序顯示必需品排擠消費者更換手機的預算，導致2020上半年5G手機的買氣處於觀望階段。 5G手機銷售遞延　生產鏈受停工影響 Gartner分析師呂俊寬(圖3)說明，5G手機銷售現面臨遞延，換機潮將延後到今年Q4。原本預期要換機的消費者仍會購買5G手機，只是購買的時間點晚於預期，因此雖然2020上半年5G手機市場的成長不如預估，但換一角度看待，換機遞延同時代表服務或App開發商擁有更多時間研發並優化相關產品，營運商也有餘裕完善基地台的布建。甚至當新機購買時程延後且更多品牌廠商推出5G手機時，上半年處於觀望的消費者可能受到吸引，在下半年換機時從原本的4G手機改為選擇當時最新的5G型號。 圖3　Gartner分析師呂俊寬認為，5G手機銷售現面臨遞延，換機潮將延後到今年Q4 韓文堯指出，COVID-19疫情爆發前預測2020年5G手機將銷售2.6億台，疫情爆發後則初步估計將下修到2億台。而COVID-19影響全球經濟，5G手機的銷售則取決於各國疫情的恢復程度。近日歐美市場的疫情嚴重，許多州封閉、半導體IDM大廠停工，可能影響5G手機的生產鏈。東南亞則是半導體封測重鎮，因此疫情尚未受到控制，為被動元件的生產帶來風險；中國則進入復甦階段，因此大部分的零組件在中國疫情緩解後，已陸續恢復生產。 整體而言，就韓文堯觀察，上半年只要能出貨，手機品牌廠商還是會持續拉貨，但是目前進到第二季尾聲，全球的疫情控制程度還不明確，所有的預估將會隨疫情調整，無法提供太明確的數字，然而若是第三季的疫情仍不樂觀，未來拉貨的需求則會大幅下降，可能導致再次下修5G手機的市場預期。 從Sub-6GHz/毫米波窺探廠商布局 觀察5G手機市場成長趨勢，能夠從支援頻譜理解近期5G晶片廠商的布局策略。Sub-6GHz成本低、覆蓋廣，是目前5G通訊設備支援主流頻段；毫米波相較之下成本較高且覆蓋率低，目前只有高通(Qualcomm)提供5G手機的毫米波晶片。從台灣今年初各家電信的頻譜標售結果，可見台灣電信商瞄準的即是Sub-6GHz的使用市場。日本及韓國原訂今年布建毫米波，但因東奧延期與需求低落而減緩布建規畫；美國也以發展毫米波為主要目標，但基於毫米波低覆蓋及高成本的特性，使得美國的5G服務昂貴且普及率低。 韓文堯認為，今年的5G手機中預計90%將支援Sub-6 GHz，僅有10%左右支援高頻毫米波。針對晶片研發，各家廠商策略不同。其中高通率先推出同時支援Sub-6GHz及毫米波的晶片，其他廠商皆以開發Sub-6GHz為主，但也未放棄發展毫米波晶片，第一波推出5G手機的廠商如三星(Samsung)，即採用高通的解決方案(圖4)。三星、海思、紫光展銳也將研發自家的毫米波晶片，且研發腳步未受COVID-19拖延，廠商將照原定計畫於今年推出毫米波產品，因此未來毫米波的使用率可能上升。毫米波的應用趨勢可以美國為觀察重點，其中又以電信廠商Verizon推動毫米波最為積極。美國的電信營運商原本規畫今年年中買下Sub-6GHz頻譜，或者使用現有的4G頻段連接5G網路，若未來Sub-6GHz的覆蓋率增加，毫米波的必要性將下降。然而對Verizon而言，毫米波的網速才能真正與4G網路區隔，因此將主力聚焦在毫米波的服務上。 圖4　第一波推出5G手機的廠商如三星，即採用高通的毫米波解決方案 疫情打亂品牌競合　中國市場為觀察重點 COVID-19打亂市場預期，也改變5G手機品牌商之間的競合關係。韓文堯認為，當前市場對華為的發展相對有利。2019年爆發中美貿易戰，受到美國禁令限制，華為無法使用Google，因而可以預期華為在歐洲的市場將衰退，由其他品牌接收華為市佔率，因此蘋果(Apple)、三星等品牌原本預估在歐洲的銷售成長。然而COVID-19爆發至今，中國最先經歷疫情巔峰，而目前恢復速度較歐美快速，提供華為競爭過程的喘息機會。 在全球手機市場皆衰退的情況下，相比疫情發生前只有華為的5G手機銷售受貿易戰影響，現在其他廠商也因疫情而成長受限，提供華為另類競爭機會。其他中國5G手機品牌，如小米、OPPO等，現階段則為了降低風險並平衡各地市場，主力開發線上銷售管道。 中國趕在歐美之前積極部署5G基礎建設，成為5G手機內需龐大的市場，許多廠商也都在中國生產5G手機所需的零組件，目前疫情逐漸受到控制並復工，緩步復甦的情況能夠降低COVID-19對5G手機供應鏈的衝擊。同時，中國政府在疫情爆發後，亟欲恢復經濟成長，5G手機即是方法之一。高鴻翔分析，現階段中國的內需市場占全球5G手機消費的三分之二，因此2020下半年的5G手機市場有三個觀察重點。一是中國政府推動的力度，包含補助與政策等；二則為中國消費者在疫情發生後的消費能力；第三個次要觀察點則是當5G手機需求增加後，零組件的供應是否足夠。 綜觀5G手機市場，呂俊寬進一步補充，雖然疫情造成5G換機潮延遲，但是2021年的5G銷量將會持續成長。目前購機風潮因疫情而趨緩，疫情反而可視為給予5G手機一個良好的起點與發展空間，讓效能及成本的考量找到更適合的平衡點，提供更符合市場需求的產品。

是德科技(Keysight)日前宣布青島海信通訊公司(Qingdao Hisense Communication)採用是德科技5G測試平台，來驗證5G產品設計效能，以加速推出各種5G產品，如5G智慧型手機、平板電腦和其他行動裝置。 青島海信通訊硬體研發部門技術總監Chengjie SONG表示，藉由雙方的聯手，才能夠挑戰創新的極限、加速達成策略目標，進而推出設計精密和製作精良的產品。同時藉由遵循嚴謹的測試流程，該公司進而打造出超越終端使用者期待的優質產品。 5G技術將於全球掀起熱潮，根據Allied Research進行的調查亦指出，5G技術的全球市場規模預計將於2026年達到6,679億美元；進一步看中國行動通訊的市場，根據GSM Association的預測，到2025年中國行動通訊市場將擁有4.6億個5G用戶，相當於中國總網路用戶數的28%。 本次是德科技5G裝置測試解決方案結合通用的軟硬體平台，協助青島海信通訊全面驗證5G裝置在sub-6Ghz頻段的射頻效能，其中包括對非獨立(NSA)和獨立(SA)模式進行測試。而5G網路模擬解決方案則提供全方位驗證功能，不僅可滿足初期以非獨立模式為主的測試需求，以推動增強型行動寬頻(eMBB)應用的部署，同時還可支援網路轉型所需的獨立模式測試；而5G NR SA模式採用5G Core(5GC)來支援重視低延遲的物聯網(IoT)使用案例。 青島海信通訊是全球80家已發表5G裝置的廠商之一，總部設在中國，專門生產消費性電子和家電產品。該公司藉合作加速推出價格較親民的5G產品，以掌握市場先機，為2020年5G技術商用部署提供助力。 而是德科技資深總監Cao Peng則表示，很高興該公司的5G測試解決方案，獲得青島海信通訊公司的青睞，以協助他們實現產品創新，進而提升消費者的生活品質。

聯發科和高通(Qualcomm)近期紛紛發布新一代5G處理器，雙方短兵相接，競爭更趨白熱化。相較於高通新發布的Snapdragon 865和Snapdragon 765/765G兩款產品支援雙頻段(Sub-6GHz和毫米波)，聯發科的天璣1000則是以Sub-6GHz為主。對此，市場分析認為，目前5G毫米波商用時程仍不普遍，多數國家以Sub-6GHz為主，聯發科此舉不僅符合市場現況，也具成本效益，有利於搶占5G商機。 聯發科無線通訊事業部總經理李宗霖日前在記者會上指出，該公司為IC設計公司，而IC設計公司的特點在於技術永遠跑在產品前面，換言之，聯發科擁有Sub-6GHz和毫米波的技術，只不過最終在產品選擇上先以Sub-6 GHz頻段為主。原因很簡單，根據GSMA協會調查顯示，全世界目前有5G商用網路的電信業者共有51個，而在這51個之中有48個業者採用Sub-6GHz頻段，3個業者是選用毫米波；且3個毫米波中又有兩個是同時運作Sub-6GHz頻段。由此可見，Sub-6GHz是目前5G商用的主要選擇。 聯發科全新5G SoC天璣1000。 對此，資策會MIC資深產業分析師兼產品經理韓文堯表示，市場普遍認為聯發科此一策略有利於搶占5G先機，因為5G投資成本相當高昂，因此當然選擇較具成本效益、商機的市場先投入。聯發科定調天璣1000主要銷售市場是海外(全球市場)而非國內，目前全球5G商用除了美國以毫米波為主之外，多是採用Sub-6GHz頻段(不論是中國、歐洲、台灣、韓國或是日本等皆是)，毫米波商用仍須等上一段時間，即便日本、韓國預計於2020年開啟毫米波商用，但也是在特定地區，而非全國。 資策會MIC資深產業分析師兼產品經理韓文堯。 韓文堯進一步說明，雖說高通新推出的S865和S765系列可支援Sub-6GHz和毫米波，但就現實面而言，5G毫米波商用國家仍是少數。以中國為例，中國是聯發科和高通都十分重視的市場，然而，中國目前5G商用也是先以Sub-6GHz為主，毫米波應用至少要等到2022年，因此中國的手機業者事實上可於後兩代的產品再支援毫米波應用。換言之，在目前Sub-6GHz先行的情況下，手機製造商會思考是否真需要選擇Sub-6GHz和毫米波並行的處理器，若採用S765或S865(且865還須加掛一顆X55數據晶片)，還須考量成本、功耗問題。相較之下，天璣1000不啻為一項新選擇。 此外，天璣1000還強調5G雙卡雙待的特色。對此，韓文堯指出，像是中國、印度等幅員廣大的國家，雙門號是很常見的事情，而聯發科則在天璣1000中率先添加了5G雙卡雙待的功能，這意味著聯發科在布局5G市場，不僅考量到技術規格面，也同時將實用性(消費者需求)一併考量進去，而高通的S765或S865並沒有強調有5G雙卡雙待的功能(只說支援多Sim卡)。所以，在搶占中國這個關鍵的5G市場，或是印度等新興市場，天璣1000因而多了些許優勢。 高通於近期發布新一代行動裝置平台S865和S765系列。 簡而言之，高通、聯發科布局5G策略大有不同，高通堅持走Sub-6GHz/毫米波並行的方式或許跟其是美國公司有關(因美國5G採用毫米波)。而聯發科以Sub-6GHz為主的產品策略和目前全球5G商用市場現況十分貼近，且在規格、效能表現不俗、具備成本效益，以及貼近實際應用的特性(如雙卡雙待)等特點加持下，或許會開拓不少5G新市場，讓聯發科搶占5G商機增添不少優勢。

由於應用於5G的技術紛紛登場，如sub-6GHz頻段、多輸入多輸出(Multi-input Multi-output, MIMO)、毫米波(mmWave)等等，對RF元件供應商思佳訊通訊技術(Skyworks)、博通(Broadcom)、科沃(Qorvo)、村田製作所(Murata)、高通(Qualcomm)等提出了嚴峻的技術挑戰。 市調機構Strategy Analytics指出，5G無線電和RF組件的高度複雜性將使智慧型手機價格高居不下，而有可能阻礙5G的發展。但同時也推動無線電和RF組件供應商提出更具成本效益的5G解決方案，以符合手機用戶日益複雜的無線電需求。 Strategy Analytics的RF和無線組件總監Christopher Taylor表示，由於5G目前快速發展的關係，智慧型手機和其他蜂巢設備中的無線電在功能以及頻段等方面變得相當地複雜。在展望無線電元件市場的未來時，應該密切地關注整個市場的架構、歷年價格的波動和需求的趨勢，方能在營運商、設備代工製造(Original Equipment Manufacturer, OEM)和元件供應商產生利益衝突時達到雙贏的局面。 另外，Strategy Analytics策略技術副總裁Stephen Entwistle補充說明，在過去的五年之中，濾波器(Discrete Filter)、開關和放大器(Amplifier)等RF解決方案已經從分離式元件轉變為大型系統級封裝(System in Package, SiP) RF前端模組(Front-End Module, FEM)，在一個封裝中就能包含多種技術，這促使了RF前端模組供應商的整合。 隨著5G的發展，為所有能夠提供有吸引力價格、更完善的複雜模組與SoC的廠商提供更多的機會。相對地，那些沒有辦法跟上此一潮流的廠商將會被市場淘汰。

5G手機躍居2019年世界行動通訊大會(MWC)主軸。資策會產業情報所(MIC)指出，觀察2019 MWC展會，預估今年全球將有20個國家推出商用5G網路，5G終端領域市場競局也將展開。其中，最受矚目的莫過於是5G智慧型手機，將由三星(Samsung)、華為(Huawei)等大廠領軍，於2019年年中陸續出貨，預估將達372萬台，占整體智慧手機出貨量0.3%；而到了2021年，5G手機出貨量估計將大幅提升至1.2億台。 2019 MWC可說是5G手機軍備競賽之地，像是小米推出了Mi Mix 3 5G，搭載最新高通(Qualcomm)Snapdragon 855處理器。另外Mi Mix 3 5G內置Snapdragon X50數據晶片模組，可連接達1,000Mbps等級下載速度的sub-6GHz頻段訊號。 同時，華為也發布了5G摺疊式手機Mate X，Mate X是首款搭載華為自行研建的巴龍5000晶片的機種。支持Sub-6GHz頻段訊號，在5G實測速率高達3.2Gbps。 對此，MIC產業分析師韓文堯指出，5G手機紛紛出爐，Sub-6GHz頻段為大勢所趨；由於mmWave尚難實現行動化，目前初代可商用5G智慧型手機主要以支援Sub-6GHz頻段為主。 此次MWC展場上，5G原型機加上可商用手機一共有12種，在可商用機種中，僅Motorola Z3 Moto 5G Mod以模組支援mmWave，其餘皆支援Sub-6GHz頻段。但部分Sub-6GHz機種未來會有支援mmWave的SKU。另外，中興通訊(ZTE)則同時推出了Sub-6GHz商用機種和mmWave原型機。 另外，隨著5G手機相繼面世，意味著5G初代基頻晶片方案也逐漸準備就緒。例如高通推出Snapdragon X55基頻晶片，開始支援2/3/4/5G，其5G下載速率達到7Gbps，4G則達到2.5Gbps。而聯發科也推出M70，下載速度高達4.2Gbps。簡而言之，目前手機晶片大廠皆緊鑼密鼓地開發整合應用處理器的5G SoC，其進度將會左右5G手機產品之市場發展。