5G錢景誘人，通訊設備商、量測儀器商以及FPGA廠商已紛紛推出5G無線原型、毫米波通道探測、5G波形產生與分析測試、5G功率放大器量測等解決方案，來促進第五代行動通訊系統開發。

5G網絡容量飛躍成長、上網速度變快、擁有更低延遲性，且具備更密集的小基地臺(Small Cell)及更可靠的聯網質量，符合未來萬物聯網需求，因而有助加速物聯網、車聯網和機器對機器(M2M)等應用實現，再者，5G專利將帶來可觀的授權金，商機不容小覷，吸引電信設備商、量測儀器商和現場可編程門陣列(FPGA)芯片商投入研發。

為卡位第五代行動通訊市場，愛立信(Ericsson)、國家儀器(NI)、羅德史瓦茲(Rohde & Schwarz)、是德科技(Keysight Technologies)、安立知(Anritsu)和賽靈思(Xilinx)皆已緊鑼密鼓布局5G。

助力電信商實場測試　愛立信祭出5G無線原型
5G標準雖尚未制定，但愛立信已推出5G無線原型(Radio Prototype)，并預計2016年提供給部分營運商做測試使用，來催化5G發展。

圖1　***愛立信技術長汪以仁表示，該公司會從落實LTE演進技術和云端轉型等兩個方向，來協助***發展5G。

***愛立信技術長汪以仁(圖1)表示，5G不僅有新頻段與新技術，還包含LTE演進技術，與4G相比，5G將更為全球化，并擁有更健全的生態系統。在5G新技術方面，包括毫米波(mmWave)、大規模多重輸入/多重輸出(Massive MIMO)、波束成形(Beamforming)及雙工(Duplex)等；另外，在LTE演進技術方面，則會從三載波聚合(3CC CA)增進至四載波聚合(4CC CA)、五載波聚合(5CC CA)，相關的LTE演進技術會在第三代合作伙伴計劃(3GPP)的R13版本開始逐步標準化。

汪以仁進一步指出，為了加速5G開發，愛立信發展出5G無線測試平臺(Radio Test Bed)和5G無線原型(圖2)，目前5G無線原型已提供給日本NTT DOCOMO及韓國SK Telecom等營運商做實驗室以外的5G先期測試，而2016年會再提供給部分電信營運商做測試使用。

圖2　愛立信開發出可攜至戶外的5G無線原型。 圖片來源：愛立信

汪以仁認為，由于5G新應用擁有諸多想象空間，因此開發5G，除了強化標準化、芯片制造與專利等方面的布局外，亦可多布局須透過5G來落實的新應用，以為各種產業帶來更多新價值與想象空間。

另一方面，儀器商也推出相關的毫米波通道探測(Channel Sounding)、Massive MIMO、5G波形產生與分析測試、5G功率放大器(Power Amplifier, PA)等量測解決方案，有利增快業者5G開發進程。

縮短5G原型開發時間　NI「軟硬兼施」

圖3　國家儀器技術營銷經理潘建安指出，5G商機熱，將啟動下一輪的智財權爭奪戰。

國家儀器看好5G前景，祭出相關軟硬件解決方案，來縮短5G從模擬(Simulation)至原型開發、乃至部署的時間，藉以協助廠商、研究單位與學界能盡早插旗5G版圖，進而順利在專利占有一席之地。

國家儀器技術營銷經理潘建安(圖3)表示，該公司約從2013年開始與國際大廠合作研發5G(圖4)，從各國芯片商、電信業者投入5G的動作而言，可觀察出各界對發展5G十分熱絡，5G將啟動下一輪的智財權(IP)爭奪戰。

圖4　Nokia透過國家儀器的解決方案在2015年NIWeek展示毫米波E-band技術。 圖片來源：國家儀器

潘建安進一步指出，目前，國家儀器推出的軟件解決方案--LabVIEW Communication System Design Suite，其可再搭配該公司旗下相關毫米波、Massive MIMO等領域的模塊化硬件儀器，來縮短原型開發時間、從而快速進入部署階段，也因原型開發速度快，而有利廠商爭奪5G專利；此外，相較于其他競爭對手，該公司專精于模塊化儀器，能減少不同平臺的轉換步驟，加上模塊化儀器體積小、方便攜帶，而較有利進行實場測試。

值得關注的是，潘建安認為，現下5G主要有四大研究領域，包括毫米波、Massive MIMO、新調變技術和網絡密化(Densification)。而國家儀器也已與產業界、學研界合作，譬如在毫米波方面，諾基亞便采用該公司解決方案來展示73GHz的毫米波無線通信系統。

而Massive MIMO部分，則與隆德大學(Lung University)連手，開發出256×256的大型天線實測平臺；同時，亦與歐洲電信商Vodafone、日本電信商NTT DoCoMo攜手研發新調變技術。未來，該公司也會針對此四大面向，持續與研究機構進行深入合作與開發。

各式解決方案大舉出籠　R&S重兵部署5G量測
R&S傾力布局下世代行動通訊，并已開發出適合量測5G各領域的單機儀器，譬如信道探測、Massive MIMO、寬帶訊號測試(Wideband Signal Tests)等解決方案。

R&S行動終端量測暨全球項目業務部資深業務經理曹維陵表示，該公司單機量測儀器與模塊化儀器相比，其競爭優勢是擁有較佳的訊號準確度，兩者的訊號準確度會有±1%或±1.5%的差距。以實務經驗而言，若訊號準確度差距0.5dB，客戶便會跳腳，因此為維護訊號質量，該公司仍以單機量測儀器為發展方向。

此外，面對模塊化儀器體積小、方便攜帶的特性，R&S應用支持工程部應用工程支持經理林志龍補充，該公司也推出手機搭配Android應用程序(App)的測試產品，亦能提供可攜式的解決方案。

據了解，該公司擁有多種5G解決方案，譬如毫米波通道探測解決方案--R&S SMW200，此為向量訊號產生器，可搭配該公司其他的訊號及頻譜分析儀，以協助開發毫米波技術；另外，在Massive MIMO、5G PHY候選標準參考數據庫(5G PHY Candidates)與寬帶訊號測試等領域皆具備解決方案。

現階段，R&S亦與資策會、工研院、中山大學和中正大學等合作5G開發，希望藉由該公司的經驗與設備，來協助學研單位與業界加速開發毫米波等技術、進行實場測試。

曹維陵指出，該公司未來的5G布局，在先期開發階段，除了持續研發解決方案外，亦著重建立生態圈，并加強與第三方伙伴的合作。

加速毫米波頻段開發　是德科技強攻通道探測
為加緊明了毫米波頻段，是德科技推出通道探測解決方案；此外，該公司也推出5G波形產生與分析測試方案，以協助研發人員從事5G先期開發。

圖5　是德科技營銷處資深營銷項目經理郭丁豪表示，該公司預計增加與研究單位、電信商、5G重要組織以及民間公司合作，以利開發5G。

是德科技營銷處資深營銷項目經理郭丁豪(圖5)表示，5G處理的數據容量變大，需要更快的上網速率，以及能實時反應的網絡，以因應物聯網、車聯網和智能醫療等新應用。

而在頻譜資源有限的情況下，毫米波頻段被認為是5G可能的頻段。但各界對毫米波頻段通道所知甚少，故該公司推出5G通道探測解決方案，協助工程師利用信道探測，來分析路徑損耗、水等環境障礙對訊號傳輸所造成的影響；據悉，該方案內建現場可編程門陣列(FPGA)，能先行處理大量數據。

郭丁豪分析，開發毫米波須克服毫米波組件、多天線應用如Massive MIMO、波束成形和相位同調等高頻組件與技術的挑戰，才有助加速發展毫米波技術。

另外，由于5G標準尚未制定，物理層波形也仍未定義，所以便出現諸多競逐的候選波形，比方像多載波濾波(FBMC)、正交分頻多任務(OFDM)與通用多載波濾波(UFMC)，為因應各種可能的波形與情境，是德亦祭出5G波形產生與分析測試方案，來幫助研發人員能靈活測試5G的各種波形，藉以進行訊號產生與分析研究。

據了解，該公司與競爭對手差異之處，在于旗下兼有模塊化與單機儀器，能依客戶的不同需求進行混搭，提供更彈性的方案。郭丁豪指出，模塊化和單機儀器依照不同應用領域與設備規格，會有不同精準度與價格，因此各具優勢。舉例來說，以Massive MIMO而言，假設開發者欲測試六十四通道，利用六十四臺單機儀器會占用龐大的空間，但模塊化儀器僅須使用六十四片模塊，能大幅縮小體積，而較適合測試多通道。

未來，該公司預計增加與研究單位、電信商、5G重要組織如***資通產業標準協會(TAICS)，以及民間公司(如組件商、芯片商、系統廠商、大小型基地臺業者)合作，以利開發5G。

競逐毫米波商機　安立知端出5G PA量測方案
安立知(Anritsu)看好功率放大器在微波傳感器/雷達、相關毫米波的高頻RFIC，以及下一代無線通信(如5G、WiGig)里將扮演重要角色，基于功率放大器在上述領域的潛力，該公司已與瑞典Chalmer大學合作，展示量測5G功率放大器的方案，欲搶攻第五代行動通訊商機。

安立知應用工程師程昭團表示，近來物聯網和5G的議題非常熱門，從穿戴式裝置、智能交通、車聯網、智能零售、智能工廠和智慧醫療皆需要半導體、無線通信/RF IC、巨量數據(Big Data)/云端運算等解決方案來支持。

程昭團補充，業界認為5G不一定只有一個頻段，可能會需要多個頻段來達成。現階段，會先選用6GHz以下的頻段來做廣域覆蓋，同時由于未來網絡需高吞吐量(High Throughput)，因此毫米波頻段也炙手可熱。

安立知業務暨技術支持部門經理林光韋表示，有鑒于毫米波的發展潛力佳，該公司已和瑞典Chalmer大學合作，透過安立知VectorStar系列的向量網絡分析儀(VNA)與Chalmer大學的軟件來展示相關5G PA的量測方案，該方案帶寬達200MHz，使得在5G條件下，評估和量測功率放大器的特性成為可能。

另外值得關切的是，在5G先期開發階段，由于標準尚未制定，無論是技術或標準，都有可能瞬息萬變，而FPGA有助于變化多端之際快速應對，因此常被用于早期研究，當前相關芯片商亦摩拳擦掌進攻該市場。

加速算法探索/原型開發　FPGA于5G開發扮要角

圖6　賽靈思通訊事業群資深產品經理Harpinder Matharu觀察，5G不僅與通訊相關，其更接觸生活的所有層面，此轉變對行動通訊系統的要求和設計原理都造成影響。

賽靈思通訊事業群資深產品經理Harpinder Matharu(圖6)表示，5G前期試驗以及實地測試，有助驗證概念與原型開發，并能幫助標準制定組織建立標準共識，因此5G先期開發作業十分關鍵，而FPGA有助加速算法探索、5G概念驗證/原型開發與建立量測設備，故在5G研發上扮演要角。
有鑒于此，現階段該公司已推出相關的產品--20奈米(nm)的UltraScale和16奈米的UltraScale解決方案，其適用于5G發布標準前或發布后的短期內，能協助開發5G技術。

而在5G標準正式發布后，5G基地臺設計的部分仍可望利用FPGA進行設備的制造和部署。據悉，為掌握5G商用先機，該公司已布局7奈米平臺，以利在5G商轉時期提供更佳的解決方案。

Matharu觀察，4G通訊是以人與地為主、以通訊和信息分享為核心主題，但5G則將范圍擴大到人、地、機三方。5G不僅與通訊相關，其更接觸生活的所有層面，包括人們的日常、工作、通勤與娛樂休閑等，此轉變對行動通訊系統的要求和設計原理都造成影響，因此須進一步利用虛擬化和軟件架構網絡提升5G系統/網絡的效能。

為實現5G，有些新技術或新頻段如毫米波、Massive MIMO、軟件定義網絡(SDN)和網絡功能虛擬化(NFV)也備受矚目，而FPGA亦能應用于研發上述領域。

Matharu指出，Massive MIMO適合厘米波和毫米波頻率，其能幫助克服高頻傳播的障礙，由于該公司的FPGA可達成高連接性帶寬需求，并管理高效率波束成形預先編碼算法，有利研發Massive MIMO，目前已有系統商及5G研究團體采用并從事原型開發。

另一方面，賽靈思的FPGA還可應用于4G無線電、基頻處理/加速、基頻交換/聯機、去程傳輸、回程線路調制解調器、封包處理、安全性、基地臺時序與同步，以及演進封包設備等領域。

而在5G布局上，該公司除了規畫7奈米平臺，目前也和一級供貨商、產業研究論壇、學術機構、測試與量測業者合作。

5G將帶來全新的聯網與應用商機如車聯網、虛擬現實等，電信營運商、通訊設備商、量測儀器商和芯片商已虎視眈眈，并布局相關技術研發，以在第五代行動通訊展露鋒芒，開創行動通訊事業的第二春。