5G高頻器件成瓶頸？愛立信專家支招

本刊記者|舒文瓊

愛立信東北亞區研發總院無線技術部技術專家 王巍

頻譜是無線信號傳輸的媒介和載體，對于5G的重要性不言而喻。正因為如此，從5G概念提出之日起，頻譜的話題就備受關注。尤其是目前隨著5G商用的臨近，高頻頻譜特別是毫米波頻段如何規劃和使用，成為業界熱議的話題，亦成為各國搶占5G戰略制高點的關鍵。

高頻段為何如此重要？正如中國移動研究院黃宇紅副院長所言：“5G需要在各種復雜應用場景中提供幾百Gibt/s甚至幾個Gbit/s的通信能力，僅依靠中、低頻段是無法實現的。這就需要高、中、低頻協同工作。在不同場景下為了不斷創造更佳的用戶體驗，高頻段的應用顯得至關重要?！?/p>

那么，高頻段的具體技術特性如何，如何發揮高頻最佳性能，產業鏈相關方進展如何？針對這些問題，通信世界全媒體記者采訪了愛立信東北亞區研發總院無線技術部技術專家王巍。

揚長避短，主要面向熱點和室內等場景

熟悉電磁學的人都知道，因為光速是不變的，所以波長和頻率呈反比例關系，這就決定了高頻段和中、低頻段在部分性能上具有截然不同的表現。

提起毫米波高頻段優劣勢，王巍表示，頻段高意味著波長小、相應的天線尺寸小，更便于采用多天線；高頻信號衰落快，與低頻相比，鄰小區的干擾低，更適于超密集組網；另外高頻段有大量可用帶寬，更適于eMBB應用。

但高頻段的劣勢也非常明顯。面臨比低頻更大的路徑損耗和穿透損耗，高頻段數據傳輸有較強的方向性，用戶在移動過程中波束容易被遮擋，這些都對高頻段的部署和應用場景提出新的要求；高頻關鍵器件的特性和成熟度對系統設計也帶來一些新的挑戰。

對于頻譜資源的使用，需要依據其特性揚長避短。王巍表示，由于高頻段具有多天線和大帶寬的優勢，因此在全球5G網絡試驗中應用最多的頻譜資源就是高頻。北美、日本、韓國等地區和國家都已經規劃并進行了28GHz頻段上5G的試驗和應用，我國5G試驗也規劃了26GHz和39GHz作為高頻試驗頻段。而根據毫米波的特點，5G高頻段更多地會在熱點覆蓋、室內應用、無線回傳等場景進行部署。

兩方面破解高頻器件瓶頸難題

毫米波高頻段頻譜資源豐富、性能優勢突出，但是因為此前高頻段較少應用于民用通信領域，所以相關產業鏈配套環節并不十分成熟，其中最突出的問題就是高頻器件較為薄弱。

王巍建議，為了克服高頻關鍵器件對系統性能的影響，一方面需要推動產業鏈共同進步，另外一方面可以通過優化系統整體設計等方式提升整體性能，同時通過技術手段和組網來解決高頻信號路徑損耗和穿透損耗的問題，比如波束成型、分布式MIMO和多連接等。

王巍認為，實現波束成型需要考慮性能和成本的平衡。毫米波天線尺寸大大減小，更有利于實現高集成度的天線陣列，同時模擬或混合波束成型架構更有利于高頻大規模天線陣列的實現。

愛立信已經在國內進行了高頻5G樣機實測，王巍表示，從實測情況看，采用波束成型和波束跟蹤，無論是視距還是非視距場景均取得很好的結果，距離基站大于320m，可實現接近5Gbit/s的吞吐率；非視距定點平均速率可達5.1Gbit/s。

愛立信5G高頻設備已經預商用

在高頻方面，愛立信早在2014年就推出全球最早的5G高頻測試樣機，2016年推出了全球首款毫米波硅基相陣天線模塊（PAAM），該模塊集成了多通道射頻收發信機和天線，大大增加了射頻單元的集成度，減小了功耗尺寸和重量，2017年愛立信推出了預商用的高頻系統，先后在全球各地進行高頻的測試和應用驗證，應用場景涵蓋了室外場景、室內場景、高速場景和熱點等。2017年愛立信在韓國聯合SKT和BMW進行高速移動測試，在時速170km/h時保持3.6Gbit/s的數據傳速速率。在2018年2月愛立信于韓國舉行的冬季體育賽事上成功提供了高頻段準商用5G服務。

在我國5G試驗中，愛立信先后對高頻室內覆蓋、室外覆蓋、移動性能、穿透性能等場景進行測試，對高頻段大帶寬下的波束成型、波束跟蹤、波束掃描、MUMIMO和分布式MIMO等關鍵技術進行了驗證。同時愛立信積極推動產業鏈的進步和成熟，同第三方測試終端進行VR、遠程機器人控制等多個應用展示。

目前愛立信的5G高頻設備已在北美市場預商用，王巍預計，2019年上半年愛立信會推出商用系統。