5G高頻器件成瓶頸？愛立信專家支招

本刊記者|舒文瓊

愛立信東北亞區(qū)研發(fā)總院無線技術(shù)部技術(shù)專家 王巍

頻譜是無線信號傳輸?shù)拿浇楹洼d體，對于5G的重要性不言而喻。正因為如此，從5G概念提出之日起，頻譜的話題就備受關(guān)注。尤其是目前隨著5G商用的臨近，高頻頻譜特別是毫米波頻段如何規(guī)劃和使用，成為業(yè)界熱議的話題，亦成為各國搶占5G戰(zhàn)略制高點的關(guān)鍵。

高頻段為何如此重要？正如中國移動研究院黃宇紅副院長所言：“5G需要在各種復(fù)雜應(yīng)用場景中提供幾百Gibt/s甚至幾個Gbit/s的通信能力，僅依靠中、低頻段是無法實現(xiàn)的。這就需要高、中、低頻協(xié)同工作。在不同場景下為了不斷創(chuàng)造更佳的用戶體驗，高頻段的應(yīng)用顯得至關(guān)重要?！?/p>

那么，高頻段的具體技術(shù)特性如何，如何發(fā)揮高頻最佳性能，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)方進(jìn)展如何？針對這些問題，通信世界全媒體記者采訪了愛立信東北亞區(qū)研發(fā)總院無線技術(shù)部技術(shù)專家王巍。

揚長避短，主要面向熱點和室內(nèi)等場景

熟悉電磁學(xué)的人都知道，因為光速是不變的，所以波長和頻率呈反比例關(guān)系，這就決定了高頻段和中、低頻段在部分性能上具有截然不同的表現(xiàn)。

提起毫米波高頻段優(yōu)劣勢，王巍表示，頻段高意味著波長小、相應(yīng)的天線尺寸小，更便于采用多天線；高頻信號衰落快，與低頻相比，鄰小區(qū)的干擾低，更適于超密集組網(wǎng)；另外高頻段有大量可用帶寬，更適于eMBB應(yīng)用。

但高頻段的劣勢也非常明顯。面臨比低頻更大的路徑損耗和穿透損耗，高頻段數(shù)據(jù)傳輸有較強(qiáng)的方向性，用戶在移動過程中波束容易被遮擋，這些都對高頻段的部署和應(yīng)用場景提出新的要求；高頻關(guān)鍵器件的特性和成熟度對系統(tǒng)設(shè)計也帶來一些新的挑戰(zhàn)。

對于頻譜資源的使用，需要依據(jù)其特性揚長避短。王巍表示，由于高頻段具有多天線和大帶寬的優(yōu)勢，因此在全球5G網(wǎng)絡(luò)試驗中應(yīng)用最多的頻譜資源就是高頻。北美、日本、韓國等地區(qū)和國家都已經(jīng)規(guī)劃并進(jìn)行了28GHz頻段上5G的試驗和應(yīng)用，我國5G試驗也規(guī)劃了26GHz和39GHz作為高頻試驗頻段。而根據(jù)毫米波的特點，5G高頻段更多地會在熱點覆蓋、室內(nèi)應(yīng)用、無線回傳等場景進(jìn)行部署。

兩方面破解高頻器件瓶頸難題

毫米波高頻段頻譜資源豐富、性能優(yōu)勢突出，但是因為此前高頻段較少應(yīng)用于民用通信領(lǐng)域，所以相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈配套環(huán)節(jié)并不十分成熟，其中最突出的問題就是高頻器件較為薄弱。

王巍建議，為了克服高頻關(guān)鍵器件對系統(tǒng)性能的影響，一方面需要推動產(chǎn)業(yè)鏈共同進(jìn)步，另外一方面可以通過優(yōu)化系統(tǒng)整體設(shè)計等方式提升整體性能，同時通過技術(shù)手段和組網(wǎng)來解決高頻信號路徑損耗和穿透損耗的問題，比如波束成型、分布式MIMO和多連接等。

王巍認(rèn)為，實現(xiàn)波束成型需要考慮性能和成本的平衡。毫米波天線尺寸大大減小，更有利于實現(xiàn)高集成度的天線陣列，同時模擬或混合波束成型架構(gòu)更有利于高頻大規(guī)模天線陣列的實現(xiàn)。

愛立信已經(jīng)在國內(nèi)進(jìn)行了高頻5G樣機(jī)實測，王巍表示，從實測情況看，采用波束成型和波束跟蹤，無論是視距還是非視距場景均取得很好的結(jié)果，距離基站大于320m，可實現(xiàn)接近5Gbit/s的吞吐率；非視距定點平均速率可達(dá)5.1Gbit/s。

愛立信5G高頻設(shè)備已經(jīng)預(yù)商用

在高頻方面，愛立信早在2014年就推出全球最早的5G高頻測試樣機(jī)，2016年推出了全球首款毫米波硅基相陣天線模塊（PAAM），該模塊集成了多通道射頻收發(fā)信機(jī)和天線，大大增加了射頻單元的集成度，減小了功耗尺寸和重量，2017年愛立信推出了預(yù)商用的高頻系統(tǒng)，先后在全球各地進(jìn)行高頻的測試和應(yīng)用驗證，應(yīng)用場景涵蓋了室外場景、室內(nèi)場景、高速場景和熱點等。2017年愛立信在韓國聯(lián)合SKT和BMW進(jìn)行高速移動測試，在時速170km/h時保持3.6Gbit/s的數(shù)據(jù)傳速速率。在2018年2月愛立信于韓國舉行的冬季體育賽事上成功提供了高頻段準(zhǔn)商用5G服務(wù)。

在我國5G試驗中，愛立信先后對高頻室內(nèi)覆蓋、室外覆蓋、移動性能、穿透性能等場景進(jìn)行測試，對高頻段大帶寬下的波束成型、波束跟蹤、波束掃描、MUMIMO和分布式MIMO等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了驗證。同時愛立信積極推動產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)步和成熟，同第三方測試終端進(jìn)行VR、遠(yuǎn)程機(jī)器人控制等多個應(yīng)用展示。

目前愛立信的5G高頻設(shè)備已在北美市場預(yù)商用，王巍預(yù)計，2019年上半年愛立信會推出商用系統(tǒng)。