5G建設(shè)提速,毫米波迎最強風口

樂晴智庫
5G頻段主要分為Sub-6GHz和毫米波兩大類,Sub-6GHz頻段是現(xiàn)階段的發(fā)展重點。近期政策層面多次加碼推進5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進度,運營商頻頻啟動相關(guān)設(shè)備集采,我國5GSub6GHz網(wǎng)絡(luò)規(guī)模建設(shè)正式提速,但在Sub6GHz的5G網(wǎng)絡(luò)下,單用戶峰值速率仍在百兆水平。

據(jù)行業(yè)媒體4月15日報道稱,三星電子近日表示,該公司在實驗室演示中實現(xiàn)了業(yè)界最快的5G速度,該演示使用載波聚合技術(shù)將毫米波頻譜的多個信道與800MHz頻譜進行了合并。

除了三星之外,中國移動在2019年5G毫米波技術(shù)創(chuàng)新研討會上透露,中國移動已經(jīng)完成5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)驗證,計劃在2022年逐步進行5G毫米波商用。

5G頻段主要分為Sub-6GHz和毫米波兩大類,Sub-6GHz頻段是現(xiàn)階段的發(fā)展重點。近期政策層面多次加碼推進5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進度,運營商頻頻啟動相關(guān)設(shè)備集采,我國5GSub6GHz網(wǎng)絡(luò)規(guī)模建設(shè)正式提速,但在Sub6GHz的5G網(wǎng)絡(luò)下,單用戶峰值速率仍在百兆水平。隨著2/3/4G無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,目前世界上現(xiàn)在所用的頻段資源(6GHz以下)已非常稀缺。為滿足5G所期望的8大KPI指標,更大的帶寬資源只得向高頻方向探尋,毫米波在無線通信網(wǎng)絡(luò)的應用應運而生。

5GeMBB所提到的“10Gbps”傳輸能力標桿則需要高性能的毫米波5G網(wǎng)絡(luò),我國的5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將向毫米波演進,以真正實現(xiàn)5G的性能突破。毫米波頻段將以其超高的傳輸速率、超大的容量和極低的時延,將會成為5G下一階段發(fā)展的核心方向。

毫米波技術(shù)最早應用于軍用雷達,在5G建設(shè)的民用需求推動下,Yole預測射頻GaN市場空間將從2017年的3.8億美元增長到2023年的13億美元。

目前世界上現(xiàn)在所用的頻段資源是非常稀缺,毫米波技術(shù)可以通過提升頻譜帶寬來實現(xiàn)超高速無線數(shù)據(jù)傳播,是5G通訊技術(shù)中的關(guān)鍵之一。

毫米波具有帶寬大、波束窄的特點,在5G網(wǎng)絡(luò)、寬帶衛(wèi)星通信及雷達領(lǐng)域應用前景廣泛。毫米波是指波長為1至10毫米的電磁波,對應頻率26.5至300GHz,其中可用帶寬高達135GHz,可為無線通信網(wǎng)絡(luò)提供超大的帶寬資源。另外,毫米波波束寬度極窄,因此可以分辨相距更近的小目標或者更為清晰地觀察目標的細節(jié),使其可大幅提高雷達的觀測精度。

我國5G毫米波測試進展順利,IMT-2020(5G)推進組將5G毫米波試驗規(guī)劃分為以下三個階段:2019年重點驗證5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)特性;2020年重點驗證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作;2020到2021年開展典型場景驗證。

第一階段測試的進展比原來預期的計劃提前,2019年10月底華為、中興、諾基亞貝爾三家系統(tǒng)廠家全部完成了今年預計的測試工作,完成了毫米波關(guān)鍵技術(shù)測試的主要功能、設(shè)計和外場性能測試,實現(xiàn)了毫米波的主要關(guān)鍵技術(shù),開展了毫米波射頻的測試;同時海思和高通也已經(jīng)進行了毫米波關(guān)鍵技術(shù)室內(nèi)的芯片功能測試。

目前國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)已初步成熟?;痉矫妫喝A為、中興、愛立信、中信科、諾基亞貝爾均已推出了毫米波基站產(chǎn)品,并已啟動在中國信通院及運營商的測試驗證工作。其中華為和中興的毫米波產(chǎn)品表現(xiàn)更佳,測試進度大幅領(lǐng)先。終端芯片方面:終端芯片龍頭高通已連續(xù)推出了多款同時支持5GSub6GHz和毫米波的5G終端芯片。而海思、三星、聯(lián)發(fā)科則僅僅推出了支持5GSub6GHz的5G終端芯片,這一點也頻頻受到毫米波芯片龍頭高通的攻擊。海思的毫米波芯片正處于信通院測試階段。

毫米波因其高頻率、大帶寬的特性、對基帶芯片、射頻芯片、天線、變頻器、移相器、功放、低噪放、射頻開關(guān)等關(guān)鍵器件提出了新的要求。目前制造低頻段射頻前段器件材料多為砷化鎵(GaAs)、CMOS和硅鍺,而毫米波頻段的射頻前段器件以第三代半導體材料氮化鎵(GaN)、InP為主。

以功率放大器(PA為例,目前低頻段主流的功率放大器為砷化鎵(GaAs),但在毫米波頻段,氮化鎵(GaN)和InP的制造工藝性能上均要強于砷化鎵(GaAs)。高集成度、高效率、高線性、以及微系統(tǒng)集成毫米波將是毫米波模塊與器件的發(fā)展方向,6英寸GaN器件制造工藝將成為主流。

毫米波具有大帶寬頻譜資源及波束高分辨率的特點,應用前景廣泛。除了相控陣雷達等傳統(tǒng)軍用領(lǐng)域,毫米波在5G、寬帶衛(wèi)星及車載雷達等民用領(lǐng)域有著巨大的應用前景。毫米波通信技術(shù)的實現(xiàn)使得為未來實現(xiàn)可觸式互聯(lián)網(wǎng)、低時延性的虛擬現(xiàn)實以及3D等未來應用的研究提供了新的發(fā)展方向。隨著5G建設(shè)的加快,毫米波將迎廣闊發(fā)展空間。

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