5G大難點(diǎn)：毫米波該如何突破？

王欣

毫米波一直被譽(yù)為是提升5G性能的“利刃”。

28GHz毫米波頻段的可用頻譜帶寬可達(dá)1GHz，能夠數(shù)十倍提升網(wǎng)絡(luò)速率，滿足對(duì)速率有著極高要求的5G應(yīng)用。

目前，毫米波應(yīng)用于5G已成為國(guó)際共識(shí)。目前，美國(guó)、韓國(guó)已經(jīng)為5G劃分高頻頻譜，而中國(guó)已經(jīng)率先為5G劃分低頻頻段，并公開(kāi)征求毫米波頻段在5G系統(tǒng)使用及規(guī)劃的意見(jiàn)和建議。

現(xiàn)下，中國(guó)毫米波頻譜如何劃分？現(xiàn)在技術(shù)上還存在哪些難點(diǎn)？成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。

在近日召開(kāi)的“5G和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略研討會(huì)”上，毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、FuTURE推進(jìn)委員會(huì)5G微波毫米波工作組主席洪偉發(fā)布了《5G毫米波頻譜規(guī)劃建議白皮書(shū)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《白皮書(shū)》），并指出中國(guó)5G毫米波研發(fā)還面臨測(cè)試規(guī)范不完善等問(wèn)題，而毫米波技術(shù)要產(chǎn)品化需要解決功耗、小型化、成本等問(wèn)題。

毫米波成為國(guó)際研發(fā)重點(diǎn)

據(jù)《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》（網(wǎng)）記者了解，國(guó)際上均將毫米波作為5G研發(fā)的重點(diǎn)。2016年7月，美國(guó)聯(lián)邦委員會(huì)（FCC）全票通過(guò)將24GHz以上頻段，共10.85GHz頻譜用于5G。并在近兩年陸續(xù)進(jìn)行毫米波頻譜拍賣(mài)工作。歐盟計(jì)劃將在2018年下半年基本完成26GHz頻段技術(shù)應(yīng)用條件的研究和制定工作，在2018年下半年發(fā)布5G使用26GHz的法規(guī)要求。同時(shí)，韓國(guó)、日本也均計(jì)劃在今年為5G劃分毫米波頻譜。

對(duì)于中國(guó)，在2017年6月，工信部發(fā)布公開(kāi)征求意見(jiàn)函，征集24.75-27.5GHz、37-42.5GHz或其他毫米波頻段在5G系統(tǒng)使用及規(guī)劃的意見(jiàn)和建議。同年7月，工信部批復(fù)24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段用于中國(guó)5G技術(shù)研發(fā)毫米波實(shí)驗(yàn)頻段。

《白皮書(shū)》指出，5G要面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等多樣化場(chǎng)景。一方面需要毫米波頻段連續(xù)大帶寬頻譜，滿足5Gbps業(yè)務(wù)速率需求；另一方面需要滿足用戶實(shí)時(shí)在線的需求，保證用戶的高速移動(dòng)性，還必須借助低頻段提供良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。因此，5G時(shí)代需要高、低頻協(xié)同發(fā)展，低頻段（低于6GHz）作為5G基礎(chǔ)頻段，毫米波頻段（6GHz以上）作為補(bǔ)充頻段。

為做好5G毫米波頻譜規(guī)劃相關(guān)工作，中國(guó)成立了1.13議題研究組，IMT-2020（5G）推進(jìn)組頻率工作組，在無(wú)線電主管機(jī)構(gòu)指導(dǎo)下，相關(guān)技術(shù)機(jī)構(gòu)、電信運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商積極參與，基本完成26GHz、32GHz、4OGHz兼容性研究。

諸多挑戰(zhàn)待解

“5G毫米波技術(shù)和測(cè)試其實(shí)還有很多不明朗的地方?！焙閭ケ硎?。

他指出，毫米波產(chǎn)品（基站和終端）要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，必須解決功耗、小型化、成本問(wèn)題，而這關(guān)鍵要解決多通道毫米波收發(fā)芯片問(wèn)題和天線集成問(wèn)題。同時(shí)，應(yīng)該盡快形成毫米波測(cè)試規(guī)范，推動(dòng)毫米波技術(shù)發(fā)展。

在基站側(cè)，5G毫米波要解決多波束陣列天線問(wèn)題。但是，目前，業(yè)界對(duì)多波束陣的形態(tài)眾多，諸如數(shù)字多波束、無(wú)源指幀波束、混合多波束陣等仍存在爭(zhēng)議。

同時(shí)，毫米波終端仍存在一些挑戰(zhàn)。他指出，未來(lái)，5G毫米波終端形態(tài)應(yīng)該是一體化的集成模塊，應(yīng)該是天線陣列加多通道毫米波收發(fā)信息。毫米波芯片需要把多個(gè)通道的收發(fā)信息全部集成進(jìn)去，對(duì)于5G毫米波來(lái)講，多通道的毫米波芯片是必經(jīng)之路，必須解決這個(gè)問(wèn)題。

“現(xiàn)下大部分手機(jī)多是兩通道到四通道，多通道收發(fā)信息集成需要解決成本功耗問(wèn)題，而要把天線集成在封裝芯片上要解決天線擺放位置等問(wèn)題。”洪偉表示。

此外，他強(qiáng)調(diào)，在5G毫米波測(cè)試方面，目前還是有一些問(wèn)題沒(méi)有梳理清楚?！盁o(wú)論是5G毫米波基站還是終端，其測(cè)試都面臨與1—4G通信系統(tǒng)根本性的不同，需要在測(cè)試原理與方法上有所突破，并盡快形成測(cè)試規(guī)范?！焙閭ケ硎?。

他認(rèn)為，一方面無(wú)論是基站還是終端，天線與收發(fā)信機(jī)陣列的高度集成導(dǎo)致只能在系統(tǒng)層面測(cè)試?！耙郧巴ㄐ畔到y(tǒng)都是天線給天線指標(biāo)，收發(fā)信息給收發(fā)信息指標(biāo)，系統(tǒng)給系統(tǒng)指標(biāo)，以后天線與收發(fā)信息一體化集成之后，如何定義測(cè)試指標(biāo)成為問(wèn)題?！蓖瑫r(shí)，另一方面由于陣列波形的引入，終端吞吐量等系統(tǒng)指標(biāo)的測(cè)試也變得復(fù)雜?！皩?duì)于5G毫米波來(lái)說(shuō)，需要在測(cè)試方法上盡快有所突破，要把它梳理清楚，要整合或者規(guī)范。”洪偉表示。

建議：2018年底完成毫米波規(guī)劃

結(jié)合國(guó)內(nèi)國(guó)外關(guān)于毫米波頻率規(guī)劃分配拍賣(mài)等進(jìn)展調(diào)研以及毫米波共存研究進(jìn)展，考慮到國(guó)內(nèi)5G行業(yè)發(fā)展迫切需求，白皮書(shū)對(duì)中國(guó)5G毫米波頻率規(guī)劃和法規(guī)提出幾點(diǎn)建議，比如建議在2018年前完成24.75—27.5GHz以及37—42.5GHz的5G頻率規(guī)劃等，以給產(chǎn)業(yè)明確指導(dǎo)方向。

首先，盡早規(guī)劃24.75-27.5GHz以及37—42.5GHz，給產(chǎn)業(yè)明確指導(dǎo)方向，建議2018年底完成頻率規(guī)劃，支撐2019年毫米波預(yù)商用試驗(yàn)以及2020年毫米波大規(guī)模商業(yè)部署。

其次，制定法規(guī)時(shí)考慮共存研究時(shí)，制定合理的保護(hù)原有業(yè)務(wù)的射頻指標(biāo)，研究干擾協(xié)調(diào)方式。

再次，推動(dòng)全球頻率劃分一致，發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

從次，考慮規(guī)劃更多42.5GHz以上頻率滿足熱點(diǎn)需求。

最后，5G技術(shù)、頻率以及許可方式應(yīng)滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景，比如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，可能需要更加靈活多樣的頻譜管理方式。