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        器件性能提高成本降低研發(fā)鋪開(kāi)毫米波或成5G試驗(yàn)下半場(chǎng)主角

        2017-08-01 04:07:01王欣
        通信產(chǎn)業(yè)報(bào) 2017年27期
        關(guān)鍵詞:頻段器件頻譜

        王欣

        本報(bào)記者

        近日,工業(yè)和信息化部批復(fù)4.8-5.0GHz、24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段用于我國(guó)5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn),試驗(yàn)地點(diǎn)為中國(guó)信通院MTNet試驗(yàn)室以及北京懷柔、順義的5G技術(shù)試驗(yàn)外場(chǎng)。

        2016年1月,工業(yè)和信息化部確定3.4-3.6GHz頻段用于北京和深圳兩地5G技術(shù)試驗(yàn),以驗(yàn)證5G關(guān)鍵技術(shù)性能。

        而此次除了增加了此前工信部為5G劃分的中低頻段4.8-5.0GHz,還增加了共計(jì)8.25GHz的毫米波頻段。

        可以預(yù)見(jiàn),毫米波將很快加入5G研發(fā)試驗(yàn)的后半場(chǎng),成為重要角色。

        狼煙起:毫米波規(guī)劃與國(guó)際同步

        實(shí)際上,高頻段的資源開(kāi)發(fā)已經(jīng)是全球產(chǎn)業(yè)界的共識(shí)。

        低頻頻譜資源緊張一直是國(guó)際問(wèn)題,相對(duì)來(lái)說(shuō)毫米波資源卻十分豐富,且稍加授權(quán)就可以使用。同時(shí),由于5G應(yīng)用場(chǎng)景豐富,而毫米波能夠承載大量數(shù)據(jù)信息,非常適用于自動(dòng)駕駛等速率要求較高的場(chǎng)景。

        其實(shí),最近關(guān)于毫米波的聲音日漸加強(qiáng)。在日前,工業(yè)和信息化部無(wú)線(xiàn)電管理局局長(zhǎng)謝遠(yuǎn)生主持召開(kāi)的無(wú)線(xiàn)電管理局專(zhuān)題會(huì)上,謝遠(yuǎn)生對(duì)我國(guó)頻譜發(fā)展提出了四點(diǎn)要求,對(duì)于毫米波,他提到要求開(kāi)展國(guó)內(nèi)及國(guó)際協(xié)調(diào)工作,加快推進(jìn)毫米波頻段5G系統(tǒng)頻率規(guī)劃。

        而早在6月8日,工信部就公開(kāi)征集對(duì)高頻頻段24.75-27.5GHz、37-42.5GHz或其他毫米波頻段5G系統(tǒng)頻率規(guī)劃的意見(jiàn),并要求詳細(xì)列出毫米波頻段的使用現(xiàn)狀、未來(lái)計(jì)劃及關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn),以及該頻段部署5G系統(tǒng)主要面臨哪些技術(shù)方面的問(wèn)題(包括射頻器件、芯片、儀表等)。

        為什么要選擇24.75-27.5GHz、37-42.5GHz這8.25GHz毫米波頻段?

        IMT-2020(5G)推進(jìn)組副主席王志勤曾在公開(kāi)演講中表示,在高頻段通信方面,對(duì)于前期預(yù)商用而言,20GHz-40GHz擁有更高的優(yōu)先性,同時(shí)26GHz和28GHz、38GHz和42GHz頻段可采用同一組射頻器件,將更有可能實(shí)現(xiàn)全球協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

        近日,加拿大創(chuàng)新、科學(xué)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展部(ISED)準(zhǔn)備將28GHz頻段、37-40GHz頻段以及64-71 GHz頻段用于5G系統(tǒng)。無(wú)獨(dú)有偶,歐盟委員會(huì)無(wú)線(xiàn)頻譜政策組(RSPG)也認(rèn)為高于24GHz的高頻段具有潛在價(jià)值,因?yàn)?4.25-27GHz頻段有超過(guò)3GHz的大帶寬,所以在5G部署早期會(huì)優(yōu)先選擇24.25-27.5GHz。同時(shí)韓國(guó)、美國(guó)也已經(jīng)率先釋放28GHz頻段用于高頻5G的開(kāi)發(fā),且日本也將28 GHz頻段作為推出5G服務(wù)的主要備選頻段。

        值得一提的是,在WRC-19 1.13議題上,在總范圍24.25-86GHz里提出的11個(gè)5G候選頻段中,頻段相對(duì)較低、帶寬大的24.25GHz-27.5GHz毫米波頻段已成為國(guó)際意見(jiàn)比較統(tǒng)一的且研究最為集中的高頻頻段。

        事實(shí)表明,我國(guó)5G毫米波頻譜規(guī)劃與美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)基本保持一致,24.75-27.5GHz、37-42.5GHz容易與國(guó)外形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)鏈,降低5G毫米波研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

        烽火濃:器件性能提高

        毫米波頻譜通常包括20GHz以上的高頻頻段,且之前毫米波主要應(yīng)用在軍事等領(lǐng)域。所以,通信業(yè)十分關(guān)心毫米波是否能真正用于5G。

        近年來(lái),關(guān)于毫米波的器件、芯片的研發(fā)也在緊鑼密鼓地展開(kāi),毫米波器件逐漸向多種材料發(fā)展。據(jù)了解,傳統(tǒng)的毫米波單片集成電路主要采用化合物半導(dǎo)體工藝, 如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等,其在毫米波頻段具有良好的性能,是該頻段的主流集成電路工藝。而近十幾年來(lái),硅基(CMOS、SiGe等)、氮化鎵(GaN)工藝也取得大進(jìn)展并迅速拓展至毫米波頻段。

        可以發(fā)現(xiàn),一方面隨著芯片制造技術(shù)不斷提高,毫米波器件性能不斷提升。另一方面毫米波自身工作波長(zhǎng)較短,可以有效減小器件及系統(tǒng)的尺寸,這都使得毫米波器件成本逐漸降低。

        對(duì)此,王志勤也在公開(kāi)演講中肯定了毫米波器件的發(fā)展,并表示毫米波應(yīng)用在5G,不會(huì)存在業(yè)界曾擔(dān)心的我國(guó)會(huì)面臨美國(guó)“禁運(yùn)”關(guān)鍵器件的問(wèn)題?!半S著高頻器件集成度越來(lái)越高,國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商將無(wú)需到國(guó)外購(gòu)買(mǎi)分離的元器件,因此‘禁運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)將越來(lái)越低?!蓖踔厩谌缡钦f(shuō)。

        莫等閑:研發(fā)已開(kāi)始

        一方面毫米波器件的研發(fā)正如火如荼地展開(kāi),另一方面國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商、通信設(shè)備商早已按捺不住毫米波技術(shù)的研發(fā)熱情。

        目前,國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商都開(kāi)始聯(lián)合華為、中興、愛(ài)立信、高通等設(shè)備商進(jìn)行毫米波測(cè)試。

        今年年初,美國(guó)運(yùn)營(yíng)商AT&T宣布已經(jīng)開(kāi)始在舊金山采取C-RAN架構(gòu)部署小區(qū),為了應(yīng)對(duì)未來(lái)毫米波發(fā)展。

        今年3月,愛(ài)立信與日本軟銀開(kāi)始基于28GHz頻段的5G測(cè)試,并與IBM聯(lián)合成功推出工作在28GHz毫米波頻段,用于未來(lái)5G基站的緊湊型硅基毫米波相控陣列集成電路(簡(jiǎn)稱(chēng)IC)。

        今年7月,中國(guó)移動(dòng)與羅德與施瓦茨合作完成了業(yè)界首次5G毫米波器件全面測(cè)試。據(jù)悉,此次測(cè)試5G毫米波器件正是工作于26GHz頻段和39GHz頻段,包括功放、低噪放、變頻器等。

        日前,新加坡移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商M1也宣布與華為合作,在E-band的73GHz頻段上利用毫米波技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了35Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。高通一直致力于毫米波的發(fā)展,并測(cè)試了毫米波自適應(yīng)波束成形與波束追蹤技術(shù),同時(shí)與眾多國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商合作在毫米波28GHz和39GHz頻段上測(cè)試其基于3GPP的統(tǒng)一5G新空口設(shè)計(jì)。

        業(yè)內(nèi)人士表示,隨著毫米波芯片成本降低、毫米波研發(fā)的大幅鋪開(kāi),毫米波必將為5G發(fā)展帶來(lái)裨益。而目前5G采用毫米波所面臨的挑戰(zhàn),主要在于毫米波頻譜用于5G還并未經(jīng)過(guò)完整研究,仍有諸多技術(shù)問(wèn)題待解。

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