2018年2月德國(guó)電信與華為合作完成全球首次5G高范圍毫米波多網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證,主要使用73GHz(E-band)頻段,并于德國(guó)電信波恩(Bonn)園區(qū)建置多種場(chǎng)景應(yīng)用,包括毫米波于室外和室內(nèi)部署之性能及傳播驗(yàn)證。E-band為66~76GHz,為世界無(wú)線電通信大會(huì)后審議24GHz和86GHz間頻率的一部分。
毫米波為5G無(wú)線通訊發(fā)展之關(guān)鍵因素
在傳輸速率上5G比4G快10倍以上,為提升無(wú)線傳輸速率除提升頻譜利用率外,就是增加頻譜頻寬,相較于提高頻譜利用率,透過(guò)增加頻譜頻寬是較直接方式,目前5GHz以下頻段已很擁擠,為尋找新的頻譜資源,各大業(yè)者開(kāi)始邁向使用毫米波技術(shù)。
毫米波技術(shù)可滿足行動(dòng)性需求與實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋,為5G關(guān)鍵技術(shù)之一,不過(guò)毫米波有較高之傳播損耗,限制其覆蓋能力,發(fā)展上是一大挑戰(zhàn),若同時(shí)考量定向窄波束將使行動(dòng)終端的波束追蹤更不容易。
目前毫米波主要頻段介于30~300GHz,相應(yīng)波長(zhǎng)為1~10mm電磁波,由于在微波與遠(yuǎn)紅外線間,因此兼具兩種波譜特色,向高頻微波延伸和低頻光波發(fā)展。
作為5G接入網(wǎng)絡(luò)的一部分,目前毫米波技術(shù)部署方案包括固定無(wú)線接入(Fixed-Wireless-Access,F(xiàn)WA)、室內(nèi)/室外小型基地臺(tái)(SmallCell)接入,例如熱點(diǎn)(HotSpots)、智慧辦公(SmartOffices)等及回程小型基地臺(tái)(BackhaulforSmallCells)。
此次毫米波試驗(yàn),揭示創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃之重要性
3D沉浸式(3DImmersive)應(yīng)用、行動(dòng)云業(yè)務(wù)、游戲及社群網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用皆為創(chuàng)新性服務(wù),需要更大承載容量和更高傳輸速率,其中更高范圍的毫米波頻譜相關(guān)技術(shù)運(yùn)用,可提供5GeMBB(enhancedMobileBroadband)業(yè)務(wù)超高速率之使用者體驗(yàn),此次全球首次5G毫米波外場(chǎng)驗(yàn)證的成功,帶給5G毫米波應(yīng)用新契機(jī)。
eMBB業(yè)務(wù)除符合系統(tǒng)容量提升需求外,另要滿足更高使用者峰值速率要求(最高10Gbps),鑒于更高頻段擁有更多可用頻譜,使用毫米波技術(shù)的確是最佳方法。
這次試驗(yàn)演示多輸入多輸出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)功能,透過(guò)先進(jìn)天線技術(shù)和自適應(yīng)波束成形(Adaptive Beamforming)和波束追蹤(Beam Tracking)技術(shù),實(shí)現(xiàn)1GHz頻寬內(nèi)固定和移動(dòng)場(chǎng)景之兆級(jí)傳輸速度,包括在視線(Iine-of-Sight,LOS)和近/非視線(near/Non-line-of-sight,n/NLOS)條件之環(huán)境,而試驗(yàn)過(guò)程中亦評(píng)估玻璃穿透損耗,樹(shù)木及辦公大樓之穿透損耗測(cè)算。
頻譜是無(wú)線通訊技術(shù)資源。全球5G先發(fā)頻段是C-band(頻譜范圍為3.3GHz~4.2GHz,4.4GHz~5.0GHz)和毫米波頻段26GHz/28GHz/39GHz。其中在5G毫米波頻率規(guī)劃方面,美國(guó)于2016年率先規(guī)劃27.5~28.35GHz、37~40GHz和64~71GHz,并進(jìn)一步于2017年底追加規(guī)劃24.25~24.45GHz、24.75~25.25GHz和47.2~48.2GHz,規(guī)劃總量達(dá)到約13GHz,另持續(xù)在95GHz以上頻段規(guī)劃。
中國(guó)工信部2017年發(fā)布5G在3000~5000MHz頻段(中頻段)內(nèi)的頻率使用規(guī)劃,并規(guī)劃3300~3400MHz(原則上限室內(nèi)使用)、3400~3600MHz和4800~5000MHz頻段作為5G頻段。
隨著國(guó)際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU)和第三代合作伙伴計(jì)劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)定義的5G第一階段頻譜分配定義52.6GHz以下的頻譜,而100GHz以下頻譜將于2019年12月完成第二階段(3GPPR16)予以分配。