王欣
本報記者
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5G技術(shù)研發(fā)試驗,試驗地點為中國信通院MTNet試驗室以及北京懷柔、順義的5G技術(shù)試驗外場。
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,以驗證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8.25GHz的毫米波頻段。
可以預(yù)見,毫米波將很快加入5G研發(fā)試驗的后半場,成為重要角色。
狼煙起:毫米波規(guī)劃與國際同步
實際上,高頻段的資源開發(fā)已經(jīng)是全球產(chǎn)業(yè)界的共識。
低頻頻譜資源緊張一直是國際問題,相對來說毫米波資源卻十分豐富,且稍加授權(quán)就可以使用。同時,由于5G應(yīng)用場景豐富,而毫米波能夠承載大量數(shù)據(jù)信息,非常適用于自動駕駛等速率要求較高的場景。
其實,最近關(guān)于毫米波的聲音日漸加強(qiáng)。在日前,工業(yè)和信息化部無線電管理局局長謝遠(yuǎn)生主持召開的無線電管理局專題會上,謝遠(yuǎn)生對我國頻譜發(fā)展提出了四點要求,對于毫米波,他提到要求開展國內(nèi)及國際協(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,工信部就公開征集對高頻頻段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,并要求詳細(xì)列出毫米波頻段的使用現(xiàn)狀、未來計劃及關(guān)鍵時間點,以及該頻段部署5G系統(tǒng)主要面臨哪些技術(shù)方面的問題(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演講中表示,在高頻段通信方面,對于前期預(yù)商用而言,20GHz-40GHz擁有更高的優(yōu)先性,同時26GHz和28GHz、38GHz和42GHz頻段可采用同一組射頻器件,將更有可能實現(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)。無獨有偶,歐盟委員會無線頻譜政策組(RSPG)也認(rèn)為高于24GHz的高頻段具有潛在價值,因為24.25-27GHz頻段有超過3GHz的大帶寬,所以在5G部署早期會優(yōu)先選擇24.25-27.5GHz。同時韓國、美國也已經(jīng)率先釋放28GHz頻段用于高頻5G的開發(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5G候選頻段中,頻段相對較低、帶寬大的24.25GHz-27.5GHz毫米波頻段已成為國際意見比較統(tǒng)一的且研究最為集中的高頻頻段。
事實表明,我國5G毫米波頻譜規(guī)劃與美國、歐盟、日本、韓國基本保持一致,24.75-27.5GHz、37-42.5GHz容易與國外形成規(guī)?;a(chǎn)業(yè)鏈,降低5G毫米波研發(fā)風(fēng)險。
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,關(guān)于毫米波的器件、芯片的研發(fā)也在緊鑼密鼓地展開,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,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。
對此,王志勤也在公開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,不會存在業(yè)界曾擔(dān)心的我國會面臨美國“禁運(yùn)”關(guān)鍵器件的問題。“隨著高頻器件集成度越來越高,國內(nèi)廠商將無需到國外購買分離的元器件,因此‘禁運(yùn)風(fēng)險將越來越低。”王志勤如是說。
莫等閑:研發(fā)已開始
一方面毫米波器件的研發(fā)正如火如荼地展開,另一方面國內(nèi)外運(yùn)營商、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,國內(nèi)外運(yùn)營商都開始聯(lián)合華為、中興、愛立信、高通等設(shè)備商進(jìn)行毫米波測試。
今年年初,美國運(yùn)營商AT&T宣布已經(jīng)開始在舊金山采取C-RAN架構(gòu)部署小區(qū),為了應(yīng)對未來毫米波發(fā)展。
今年3月,愛立信與日本軟銀開始基于28GHz頻段的5G測試,并與IBM聯(lián)合成功推出工作在28GHz毫米波頻段,用于未來5G基站的緊湊型硅基毫米波相控陣列集成電路(簡稱IC)。
今年7月,中國移動與羅德與施瓦茨合作完成了業(yè)界首次5G毫米波器件全面測試。據(jù)悉,此次測試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,新加坡移動運(yùn)營商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,并測試了毫米波自適應(yīng)波束成形與波束追蹤技術(shù),同時與眾多國內(nèi)外運(yùn)營商合作在毫米波28GHz和39GHz頻段上測試其基于3GPP的統(tǒng)一5G新空口設(shè)計。
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,毫米波必將為5G發(fā)展帶來裨益。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)過完整研究,仍有諸多技術(shù)問題待解。