中國正在推動5G毫米波產(chǎn)業(yè)化：毫米波測試取得里程碑進(jìn)展

第五代移動通信技術(shù)(英語：5th Generation Mobile Communication Technology簡稱5G)是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)，是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。國際電信聯(lián)盟(ITU)定義了5G的三大類應(yīng)用場景，即增強移動寬帶(eMBB)、超高可靠低時延通信(uRLLC)和海量機器類通信(mMTC)。增強移動寬帶(eMBB)主要面向移動互聯(lián)網(wǎng)流量爆炸式增長，為移動互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更加極致的應(yīng)用體驗;超高可靠低時延通信(uRLLC)主要面向工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動駕駛等對時延和可靠性具有極高要求的垂直行業(yè)應(yīng)用需求;海量機器類通信(mMTC)主要面向智慧城市、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用需求。

為滿足5G多樣化的應(yīng)用場景需求，5G的關(guān)鍵性能指標(biāo)更加多元化。ITU定義了5G八大關(guān)鍵性能指標(biāo)，其中高速率、低時延、大連接成為5G最突出的特征，用戶體驗速率達(dá)1Gbps，時延低至1ms，用戶連接能力達(dá)100萬連接/平方公里。2018年6月3GPP發(fā)布了第一個5G標(biāo)準(zhǔn)(Release-15)，支持5G獨立組網(wǎng)，重點滿足增強移動寬帶業(yè)務(wù)。

5G通信系統(tǒng)從最開始就提出了更快、更高、更強的口號(哎，這不正是著名的奧林匹克格言嗎?)，從1G到5G甚至到未來的通信系統(tǒng)，設(shè)計師們正是秉承著這個理想，來設(shè)計并升級一代一代的通信系統(tǒng)。

根據(jù)3GPP 38.101協(xié)議的規(guī)定，5G NR主要使用兩個頻段:FR1 和FR2：FR1(450MHz-6GHz)，即通常所說的Sub 6GHz;FR2(24.25GHz-52.6GHz)，即通常所說的5G毫米波頻段。FR1上即將發(fā)生的演變被很多人認(rèn)為是對當(dāng)前4G系統(tǒng)的演進(jìn)，而對毫米波的拓展才是當(dāng)前5G通信系統(tǒng)最大的新點和難點，因為就算是Massive MIMO這項技術(shù)，其實也更多地是為了補充毫米波頻段本身的缺陷。

在美國，當(dāng)前主要的運營商還以發(fā)展毫米波5G為主，用于補充偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶接入。在中國，雖然優(yōu)先部署和發(fā)展Sub 6GHz 的5G系統(tǒng)，但到2019年這個即將商用的時間點，運營商們也開始逐步將眼光投射到毫米波頻段，用以實現(xiàn)5G通信系統(tǒng)的強大指標(biāo)。

2020年6月Release-16版本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，重點支持低時延高可靠業(yè)務(wù)，實現(xiàn)對5G車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的支持。Release-17(R17)版本標(biāo)準(zhǔn)將重點實現(xiàn)差異化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，實現(xiàn)中高速大連接，計劃于2022年6月發(fā)布。

中國IMT-2020(5G)推進(jìn)組5G毫米波測試計劃取得里程碑進(jìn)展，成功完成5G毫米波大上行幀結(jié)構(gòu)的8K視頻回傳業(yè)務(wù)，這在全球還是首次。中興通訊、中國聯(lián)通、高通技術(shù)公司與TVU Networks于21日在北京宣布，四方在實驗室環(huán)境下成功在26GHz(n258)頻段上完成該演示。

毫米波指的是波長1毫米波至10毫米波，是5G高頻頻段。中國已發(fā)放了5G中低頻段頻率，即Sub-6GHz頻段，毫米波頻段則正在試驗之中。

我國具備毫米波有源相控陣研制量產(chǎn)能力的主要單位包括以下兩類：一是國內(nèi)大型軍工集團(tuán)的下屬單位，如中科電第十四、三十八研究所等;二是具備三、四級配套能力的民營供應(yīng)商，如成都天箭、成都雷電等。由于行業(yè)和產(chǎn)品的技術(shù)密集型特征，整體行業(yè)競爭較為緩和。大型軍工集團(tuán)的下屬單位大多從事國防裝備關(guān)鍵系統(tǒng)的研制和總成，甚至是國防裝備整機總成，同時具備對核心微系統(tǒng)的整體設(shè)計與器件、組件設(shè)計生產(chǎn)能力。

中國聯(lián)通科技創(chuàng)新部總經(jīng)理馬紅兵在當(dāng)天舉行的2021高通技術(shù)與合作峰會上介紹，毫米波能夠在熱點密集區(qū)域提供更大帶寬、更大容量、更高性能的5G服務(wù)，通過與MEC、AI技術(shù)結(jié)合，毫米波可以為客戶提供定制化專網(wǎng)服務(wù)，可廣泛應(yīng)用于智慧廠區(qū)、智慧園區(qū)和智慧碼頭等場景。

中國正在推動5G毫米波產(chǎn)業(yè)化。中國工業(yè)和信息化部今年初表示，2021年持續(xù)組織開展5G毫米波試驗，超前謀劃、系統(tǒng)布局產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展。4月份工信部發(fā)布的《5G應(yīng)用“揚帆”行動計劃(2021-2023年)》征求意見稿也提出，組織開展5G毫米波基站研發(fā)和端到端測試，加快技術(shù)和產(chǎn)品成熟，奠定5G毫米波商用的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

當(dāng)前最有吸引力的毫米波應(yīng)用主要在E頻段與V頻段。E頻段對應(yīng)于60GHz～90GHz的頻率范圍，在此頻段上由于大氣衰減的影響只能采取視線傳輸(LOS)方式。實際上，很多大氣中的分子，例如氧氣、水蒸氣或氮氣，可以在這個頻段內(nèi)的特定波長上吸收能量。然而，在實踐中，這些頻率范圍上足夠多的可用頻譜資源還是驅(qū)使著產(chǎn)業(yè)來將未來的技術(shù)應(yīng)用到這些頻率范圍上來。與此類似，V頻段對應(yīng)于40GHz～75GHz，被廣泛用于衛(wèi)星通信。

隨著即將到來的5G網(wǎng)絡(luò)和ADAS的推廣，毫米波系統(tǒng)的需求也越來越大。測試這些超寬帶技術(shù)，帶外部混頻器的頻譜分析儀必須避免鏡像響應(yīng)問題，必須為OTA測試提供足夠的靈敏度，必須為調(diào)制分析具備足夠的調(diào)制相位噪聲性能。MS2830A/MS2840A頻譜分析儀和MA2808A高性能波導(dǎo)混頻器的組合是滿足這些需求的理想解決方案。

毫米波的傳輸距離實在有限，要用在大規(guī)模覆蓋上難度不小，高密度部署的話成本也頗高，這也是目前很多運營商比較頭疼的問題。老師教導(dǎo)我們，無線電波的頻率越高，傳播距離越短。在理想的自由空間傳播條件下，一個70GHz的毫米波傳播10米之后損耗高達(dá)89dB;而在非理想的傳播條件下，傳播損耗更是大的多。因此，毫米波系統(tǒng)必須通過提高發(fā)射功率、提高天線增益、提高接受靈敏度等各種方法來補償這么大的傳播損耗?，F(xiàn)在5G通信系統(tǒng)里引入了Massive MIMO大規(guī)模天線陣列技術(shù)等，也是為向毫米波頻段搬家修好道路。

據(jù)百瑞贏了解，5G毫米波最大的優(yōu)點是頻率高，速度可達(dá)10Gbps，是4G網(wǎng)絡(luò)的10倍。除此之外，5G毫米波束很窄，能夠很好地辨別方向，讓信號源更加清晰穩(wěn)定。

但是毫米波器件的成本較高，之前主要應(yīng)用于軍事。然而隨著5G基站大規(guī)模落地以及相關(guān)技術(shù)發(fā)展，近年來毫米波在民用領(lǐng)域也得到了廣泛的研究和應(yīng)用。目前，毫米波頻段仍有大量潛在的未被充分利用的頻譜資源。因此，毫米波成為第5代移動通信的研究熱點。

所以百瑞贏認(rèn)為：隨著相關(guān)技術(shù)的逐漸提升及海外龍頭運營商的示范，國內(nèi)5G毫米波網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將隨之提速，相關(guān)領(lǐng)域布局公司望迎來機遇。

毫米波有源相控陣是通信領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，是一項典型的通信基礎(chǔ)技術(shù)。目前，毫米波有源相控陣微系統(tǒng)在精確制導(dǎo)、通信數(shù)據(jù)鏈、雷達(dá)探測、電子對抗、遙感、輻射測量等方面均已展開不同程度的應(yīng)用嘗試，在 5G 通信基站、車載無人駕駛雷達(dá)、商業(yè)衛(wèi)星毫米波鏈路系統(tǒng)、移動終端“動中通”、無人機、周界安防等通用領(lǐng)域方面也擁有廣闊的市場前景。