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1.2万亿人民币！据中国证券网消息，预计这是中国三大电信运营商在5G基础设施上的总投入，这将远远超出2013-2020年他们在4G网络上共计超过7000亿元人民币的投入。

随着5G通信时代的到来，高速移动通信势在必行。相对于4G，5G将提供峰值10Gbps以上的带宽、毫秒级时延和超高密度连接。带宽是高速的关键，解决带宽的问题必然会涉及到频谱利用率和频谱带宽的问题。增加频谱带宽是最为直接的方法，毫米波通信技术与相控阵的结合也成为5G的关键技术。

研发此项技术并非易事，但市场上已有零星的产品输出，比如爱立信、博通等传统通信企业，在28GHz和60GHz均有相应的产品。目前，国内的自主研发开始崭露头角。例如，成都瑞迪威科技有限公司已成功开发了30GHz的相控阵用多功能芯片，并成功用于相控阵天线子阵，为未来毫米波在5G的应用打下了基础。

中国为5G狂砸1.2万亿

据中国证券网消息，中国三大运营商在5G基础设施上的投入将在七年内达到1800亿美元(约合人民币1.2万亿元)，而从2013到2020年，中国在4G上的投入估计为1170亿美元。

中国已经建成全球规模最大的4G网络，而面对风雨欲来的5G，中国更是未雨绸缪，从核心技术到网络建设，投入力度都前所未有。在如此高昂的投资面前，三大运营商均已敲定了5G路线图。预计到2022年，中国将建成全球最大的5G网络。

5G意味着什么?——相对于4G，5G将实现网络性能新的跃升，开启万物互联、带来无限遐想的新时代。像奥运口号“更高、更快、更强”一样，5G的特点也可以归纳为“高速率、低时延、高可靠、广覆盖”。

移动通信历程（EEPW网）

在移动通信领域，第一代是模拟技术，第二代实现了数字化语音通信，第三代是人们熟知的3G技术，以多媒体通信为特征，第四代是正在铺开的4G技术，其通信速率大大提高，标志着进入无线宽带时代，而5G技术就是第五代移动通信。正是因为更快的速度，业界普遍认为5G将在无人驾驶汽车、VR以及物联网等领域发挥重要作用。

5G最显著的变化就是速率，速率的提高必然对带宽提出更高的要求，带宽和速率是正比关系。无线传输提高传输速率大体上有两种方法，其一是增加频谱利用率，其二是增加频谱带宽。相比于增加频谱利用率，增加频谱带宽实现起来更为直接。根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右，因此载波频率越高，可实现的信号带宽也越大。

根据目前各组织相继发布的5G使用频率来看，在毫米波频段中，28GHz频段和60GHz频段使用最为广泛。28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz，主要用于室外短距离传输，而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz，主要用于室内的传输。相比于4G的频率均在2GHz上下，频率带宽就提高10倍以上。

而毫米波因其大气衰减较大，且绕射能力较差，不可能实现长距离传输。因此毫米波频段的使用必将带来的是小基站、近距离、高速率传输。在远距离的空旷地带，还是采用传统的微波频段来传输。

随着系统工作频率的提高，天线的体积可以做到很小，原本在手机或基站中的天线将有机会实现小规模或大规模的天线阵列用于提高性能。在基站端布置几百根天线，对几十个目标接收机调制各自的波束，通过空间信号隔离，在同一频率资源上同时传输几十条信号。这种对空间资源的充分挖掘，可以有效利用宝贵而稀缺的频带资源，并且几十倍地提升网络容量。

美国莱斯大学 Argos 大规模天线阵列原型机

采用阵列天线后必然会通过波束成形技术进一步提高利用率。传统的基站或者手机均是采用全向天线来实现对所有空域的覆盖，而采用相控体制后，可以实现自动调节各个天线发射信号的相位，使其在手机接收点形成电磁波的叠加，从而达到提高接收信号强度的目的。

通过波束成形，发射能量可以汇集到用户所在位置，减少向不必要空域的辐射，并且基站可以通过监测用户的信号，对其进行实时跟踪，使最佳发射方向跟随用户的移动，保证在任何时候手机接收点的电磁波信号都处于叠加状态。

传统与相控体制的方向图对比

相控阵体制从空间上区分用户

综上所述，5G速率要提高100倍，所带来的技术上的改进自然是频率朝着毫米波提高、采用大规模相控阵技术以及波束成型技术。性能提高的同时，带来的挑战同时存在：毫米波频段相控阵天线的技术成熟和批生产能力提高的同时需要将使用成本控制在合理的经济范围之内。

国产研发已取得重大突破

商用毫米波芯片采用CMOS工艺来实现大规模的片上集成和低成本。尽管存在着较大的挑战，目前已有零星的产品输出，类似于爱立信、博通等传统通信企业，在28GHz和60GHz均有相应的产品。 

国内的自主研发也并非一片空白。例如，成都瑞迪威科技有限公司通过在硅基毫米波芯片设计及相控阵天线设计领域多年的工程积累，已经取得重大突破。基于该公司自主研发的硅基毫米波4通道相控阵多功能收发芯片，实现了30GHz频率的相控阵天线子阵，通过相控阵天线子阵扩展实现大规模的相控阵天线，根据不同的要求实现不同的阵面规模，扩展性好，批生产一致性高，能够较大幅度的降低设计和生产成本。

瑞迪威现有CMOS产品已经覆盖Ku频段到Ka波段，并在工程项目获得应用。其CMOS工艺的毫米波相控阵多功能芯片产品如下图所示。

成都瑞迪威科技30GHz发射芯片

成都瑞迪威科技升级版的30G发射芯片

成都瑞迪威科技Ku频段4通道收发芯片

成都瑞迪威科技5G通信瓦片式相控阵天线

基于自主研发的CMOS工艺的毫米波相控阵多功能芯片，成都瑞迪威科技有限公司开发了两种规模相控阵天线子阵，以此可实现不同规模的阵面形式扩展。该子阵大幅减小了纵向高度、重量，实现低剖面与便携式应用；采用Flip-chip封装形式，降配复杂度，简化生产过程，实现了毫米波相控阵天线子阵的低成本批量生产。可以预见，随着国产技术的成熟和大批量投产应用，我们即将迈进真正的中国人的5G通信时代。