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毫米波三大優勢助力釋放5G全部潛能

我快閉嘴 ? 來源:通信世界網 ? 作者:梅雅鑫 ? 2020-10-14 09:22 ? 次閱讀

當前,5G商用正在不斷擴展,覆蓋亞洲、北美、歐洲、中東及非洲、拉丁美洲、澳大利亞等國家和地區。全球超過35個國家已經部署商用5G網絡,超過80家運營商已經部署商用5G網絡。而對于5G頻譜,不同的國家和地區有著不同的選擇,部分國家和地區選擇的是6GHz以下的頻譜,也有很多區域在選擇毫米波的頻譜。

10月12日,為進一步討論5G毫米波的未來,釋放5G全部潛能,推進5G毫米波產業發展,由GSMA主辦,信通傳媒·通信世界全媒體承辦,高通公司作為技術合作伙伴的“5G毫米波產業高峰論壇”在北京麗晶酒店召開。高通中國區研發負責人徐晧表示,毫米波頻段豐富的帶寬資源對于提升5G性能和容量,降低時延而言至關重要。它能夠充分釋放5G全部潛能,創造全新機遇。

利用毫米波三大優勢,釋放5G全部潛能

5G要想成功商用離不開終端、網絡的支撐,更離不開頻譜的支持。5G部署基于兩大類頻段:一個是6GHz以下(FR1)頻段,另一個是毫米波(FR2)頻段。在徐晧看來,毫米波具備三大優勢,能進一步釋放5G潛能,加速5G賦能千行百業。

毫米波最大優勢之一是大帶寬。Ookla旗下Speedtest應用最新數據分析顯示,基于6GHz以下頻段(比如3.5GHz、2.6GHz)的現網實測,發現5G下載速率比4G LTE快5倍,而與6GHz以下頻段相比,5G毫米波終端的實測平均下載速度快4倍,平均速率高達900Mbps,峰值速率超過2Gbps。徐晧表示,帶寬是通信中最重要的資源,要想實現更高的下載速率,最簡單的方式就是把帶寬變寬。毫米波擁有從24GHz到100GHz范圍內的非常大的帶寬,比當前3G/4G使用的帶寬多25倍,這意味著不用很復雜的通信技術就能夠實現速率的提高,這為毫米波應用帶來巨大優勢。

毫米波的第二個重要優勢是低時延。毫米波技術支持減少子幀的時長,可以在很短的時間內把信息傳輸出去,并且在很快就能反饋收到或者沒有收到這個信息,能夠降低通信時延。

毫米波的第三個優勢是大容量。徐晧舉例稱,如果單個用戶要下載一部高清電影,可能僅需要幾秒鐘,不會長期處于下載狀態。但是如果大會議室內有幾百人,或者體育場館里有上千甚至一萬人,大量用戶同時進行數據下載,與只有單個用戶下載時相比,對無線通信的帶寬和下載速率的要求不一樣。而毫米波能夠很好地滿足大量用戶的無線通信需求,提供更大的容量。

總之,無論是理論值還是實測數據,毫米波的通信速率都比當前6GHz以下頻段的速率高很多。根據GSMA報告,預計到2034年在中國使用毫米波頻段所帶來的經濟受益將產生約1040億美元的效應。毫米波將為諸多應用場景帶來全新體驗和價值。

克服挑戰,實現毫米波移動化

5G毫米波具備多方面優勢,但基于毫米波的覆蓋范圍小、衰減快、易受干擾等特點,曾經業界普遍認為移動毫米波難以商用。但高通針對移動終端推出多代商用解決方案支持毫米波應用,積極聯合行業伙伴克服技術挑戰,證明了毫米波可以用于移動通信,并持續推動毫米波技術演進及應用擴展,實現了毫米波技術和產品的成熟。

第一,由于毫米波的頻率高,所以信道衰減大,傳輸路徑上有任何東西阻擋,例如墻壁或樹木,都會對毫米波的傳輸產生障礙,較大的路徑損耗意味著覆蓋范圍僅限于數百英尺,因此需要大量小型基站,成本也會更高。針對毫米波覆蓋范圍有限且成本昂貴的挑戰,徐晧表示,一方面可以將6GHz以下和毫米波結合起來,利用6GHz以下的低頻段做全國范圍的5G覆蓋,而在需要大容量高速率的場景中使用毫米波實現非常好的熱點覆蓋;另一方面,在重點應用場景中部署毫米波網絡,例如奧林匹克場館、音樂廳、商場、交通樞紐等,不僅成本相對低很多,而且能達到比較好的覆蓋效果。

第二,有人認為毫米波只能夠實現視距傳輸,而事實是毫米波支持視距和非視距傳輸。徐晧認為,除視距傳輸以外,非視距傳輸時反射波也很強,在毫米波覆蓋的情況下也能做到很好的傳輸。為了讓毫米波支持非視距傳輸,一個比較好的技術手段是波束成形,將大量天線的能量都集中到某個方向,從而使信號向特定的方向增強。徐晧指出,由于天線的大小跟頻率是成反比的,頻率越高天線越小,所以毫米波天線可以做得非常小,在同一面積下容納更多的天線單元,并通過波束成形等技術支持非視距傳播。此外,大規模天線技術是毫米波能夠得到商用的另外一項技術。

第三,行業以前認為,毫米波只能用于固定的用例,但高通公司現在已經可以把毫米波用到移動通信領域,甚至可以穩健地支持搭載在無人機上的移動通信。

第四,毫米波移動化的挑戰之一是要求終端外形尺寸較大。高通已經推出了毫米波模組,在非常緊湊的尺寸中集成了天線、射頻前端、收發器。一部手機可以采用多個這樣的毫米波模組,不僅滿足智能手機緊湊纖薄的設計需求,同時滿足功耗需求并提供最大化的性能。

值得注意的是,并不是所有地方都需要覆蓋毫米波,毫米波最重要的應用場景是企業室內部署、室內/室外場館或交通樞紐等最需要大容量、高速率的地方。

徐晧以5G NR毫米波面向地鐵站部署為例,展示了5G毫米波的商用價值所在。在人山人海的地鐵站,如果每個人都使用手機,網絡速度會很慢。針對這個場景,高通提出兩種解決方案:一種是Wi-Fi,目前很多地鐵站都部署了Wi-Fi,人們可以通過Wi-Fi實現網絡連接;另一種解決方案,是將5G NR毫米波天線與現有Wi-Fi接入點共址,將Wi-Fi基站變成毫米波基站。通過將5G毫米波天線與現有Wi-Fi接入點共址,能夠在28GHz頻段實現顯著覆蓋:下行鏈路覆蓋率約為96%,上行鏈路覆蓋率約為97%。共址后還能實現數千兆速率用戶體驗,下行鏈路中值突發速率約4.6Gbps,這意味著如果在地鐵站等人流非常多的場景下部署毫米波,用戶體驗將會得到非常大的提升。

攜手產業鏈,加速毫米波商用

技術演進永不止步,在標準制定、產品創新、技術演進的道路上,高通一直積極參與,加速推動5G毫米波的商用。

“5G的第一個版本即Rel-15已經實現商用,5G的第二個版本即Rel-16也已經完成。在Rel-16中,我們引入了許多支持毫米波的5G NR增強特性,例如集成接入及回傳(IAB)、增強型波束管理、雙連接優化、節電特性及定位技術等。在Rel-17及未來版本項目中將引入更多支持毫米波的5G NR增強特性。”徐晧如是說。

在高通最為擅長的芯片領域,高通一騎絕塵。雖然今年只是5G商用的第二年,高通公司已經推出了三代驍龍5G調制解調器及射頻系統。第一代驍龍X50,通過非獨立組網(NSA)支持6GHz以下和毫米波頻段,在4G通信的基礎上支持5G連接。第二代驍龍X55,可以通過非獨立組網(NSA)和獨立組網(SA)來支持6GHz以下和毫米波頻段,也支持全球多SIM卡,同時也有一系列特性的提高。最新一代驍龍X60,支持全球5G通信標準和所有主要市場的頻段,支持強大的頻譜聚合功能和Voice over NR等。不僅是特性不斷增強,從制程工藝上來說,驍龍X50、驍龍X55和驍龍X60的5G基帶從10納米到7納米再到5納米,持續突破移動技術邊界。

目前,高通公司在中國和合作伙伴一起積極推動毫米波的測試驗證。2019年10月,高通公司和中興通訊實現了中國首個基于智能手機的5G毫米波互操作性測試。今年9月份,高通公司在信通院MTNet實驗室率先完成了基于3GPP Rel-16 MIMO OTA測試方法的毫米波性能測試,采用的是今年7月初凍結的5G第二個版本Rel-16的測試方法;此外,高通公司也是首家參與并通過全部10項26GHz 5G毫米波射頻測試的芯片廠商。據了解,在IMT-2020(5G)推進組的組織下,高通5G毫米波技術已經完成了互操作性測試、性能、射頻等多個方面的關鍵測試。

“我們的研發和標準團隊也已經對Rel-17展開研究,之后也會不斷向Rel-18、Rel-19和Rel-20等未來版本推進。未來,我們還會繼續推動6G以及更多技術的發展和飛躍。我們非常希望和國內所有企業一起推動科學技術的發展,為5G、6G等科技作出貢獻。”徐晧在演講最后表示。
責任編輯:tzh

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