5G已經(jīng)開始規(guī)模商用，5G下一個(gè)階段的關(guān)鍵技術(shù)也開始引起人們的關(guān)注。毫米波由于其高帶寬、低時(shí)延等多方面優(yōu)勢，能夠釋放5G關(guān)鍵潛能，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)體驗(yàn)的革命性提升和助力千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

GSMA預(yù)測，毫米波作為高速接入工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療健康、智能交通、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面的核心使能技術(shù)，將在2035年之前對全球GDP作出6560億美元的貢獻(xiàn)，占5G總貢獻(xiàn)的25%。如今毫米波產(chǎn)業(yè)進(jìn)展已成人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

全球已有22家運(yùn)營商部署毫米波

隨著5G的發(fā)展以及行業(yè)應(yīng)用的拓展，通信頻段正在向毫米波方向發(fā)展，毫米波最大的優(yōu)勢是頻段資源豐富，帶寬能達(dá)到400MHz甚至800MHz，傳輸速度達(dá)到10Gbit/s。頻率高，天線尺寸小，因此終端可以集成更多的天線，形成更窄的波束。毫米波基站和支持毫米波的手機(jī)都能利用載波聚合或波束聚合實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在減少干擾的同時(shí)支持密集的空間復(fù)用。

5G部署基于兩大類頻段：一是6GHz以下頻段，二是毫米波頻段。ITU已經(jīng)為毫米波的發(fā)展規(guī)劃了相關(guān)頻段。2019年11月，國際電聯(lián)世界無線電通信會(huì)議（WRC-19）為5G確定了更多的頻段，包括24.25~27.5GHz、37~43.5GHz、45.5~47GHz、47.2~48.2GHz和66~71GHz。目前毫米波部署主要在北美、歐洲、亞洲和澳大利亞進(jìn)行。根據(jù)2020年8月的數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)有22家運(yùn)營商在全球范圍內(nèi)部署了毫米波5G系統(tǒng)，美國、日本和韓國重點(diǎn)在28GHz頻段部署了商用網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)美國還在考慮26GHz商業(yè)化的情況。

中國聯(lián)通研究院無線技術(shù)研究部副主任李福昌表示，總體來看毫米波可以應(yīng)用于三大類場景。第一類是基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)熱點(diǎn)場景，這種場景對網(wǎng)絡(luò)的流量需求較大，如交通樞紐、機(jī)場、廣場、體育場、步行街等。在這種場景中通過部署毫米波形成網(wǎng)絡(luò)的高通量層，來解決網(wǎng)絡(luò)的容量問題。第二類是智慧園區(qū)場景，毫米波可以與AI技術(shù)結(jié)合，疊加豐富的智能業(yè)務(wù)，提供大容量、高速率、本地化園區(qū)的解決方案，為園區(qū)專網(wǎng)提供服務(wù)。第三類是固定無線寬帶接入，可以通過毫米波做一些寬帶接入的服務(wù)。另外中國聯(lián)通作為奧運(yùn)會(huì)合作伙伴，致力于打造大帶寬無線奧運(yùn)場館。

R17版本將適配更多毫米波場景

毫米波在標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)展順利。3GPP R15版本就將毫米波納入到工作范疇之內(nèi)。在R15階段，就針對毫米波在內(nèi)的5G NR給出基本的功能版本，R16版本進(jìn)行了優(yōu)化，R17版本做了進(jìn)一步的增強(qiáng)。

面向毫米波，3GPP制定了以大規(guī)模多天線技術(shù)為基礎(chǔ)的解決方案，還制訂了相關(guān)的系統(tǒng)信息設(shè)計(jì)等，并且定義了基于管理的相關(guān)功能，如天線端口的QCR設(shè)計(jì)、基于波束失敗的恢復(fù)機(jī)制等，這些技術(shù)可以滿足毫米波的基本部署需求。中國移動(dòng)研究院無線技術(shù)研究所副主任李男表示，在R16的標(biāo)準(zhǔn)化工作中，3GPP重點(diǎn)提升了毫米波系統(tǒng)的工作效率，降低毫米波通信的時(shí)延和開銷。例如，在R15標(biāo)準(zhǔn)化階段，毫米波的配置大部分基于RC配置，周期相對較長，時(shí)延較大。而在R16標(biāo)準(zhǔn)化的過程中，針對這一問題引入默認(rèn)配置，這樣能夠讓毫米波在工作的時(shí)候，更快速地完成相關(guān)配置，獲得更好的性能。

R17版本對毫米波性能進(jìn)行了進(jìn)一步增強(qiáng)，可適配更多的場景。針對中高速移動(dòng)（如30km/h）的場景引入新的波束機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)控制信道切換，更快速地滿足系統(tǒng)工作的需求，實(shí)現(xiàn)更高通信速率。據(jù)了解，3GPP將在R17版本及未來版本中引入更多支持毫米波的5G NR增強(qiáng)特性，例如優(yōu)化IAB支持分布式部署，這項(xiàng)增強(qiáng)特性能夠幫助引入全雙工運(yùn)行和移動(dòng)中繼（例如汽車），以提升容量、覆蓋和服務(wù)質(zhì)量。R17版本及未來版本還將引入優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和波束管理，減少系統(tǒng)開銷、增強(qiáng)性能、提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。

在R17及未來版本中，毫米波頻譜將得到進(jìn)一步擴(kuò)展，支持從52.6GHz到71GHz頻段以及免許可頻段，這將極大拓寬頻譜的利用范圍。未來版本還將支持eMBB之外的全新用例，將毫米波擴(kuò)展至uRLLC和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用例，同時(shí)還將支持增強(qiáng)定位技術(shù)，為廣泛用例提供定位性能增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)厘米級定位精度。

芯片、終端、模組蓄勢待發(fā)

為了進(jìn)一步推動(dòng)毫米波技術(shù)發(fā)展，毫米波產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)已開始了研發(fā)工作。高通已經(jīng)克服了毫米波在技術(shù)和商業(yè)化方面的諸多障礙，不僅能提供毫米波調(diào)制解調(diào)器，還能提供端到端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在很多關(guān)鍵技術(shù)方面都建立了的原型系統(tǒng)。高通公司工程技術(shù)高級總監(jiān)駱濤表示，高通已經(jīng)推出了毫米波模組，實(shí)現(xiàn)了在非常緊湊的尺寸中集成天線、射頻前端、收發(fā)器，一部手機(jī)可以集成多個(gè)毫米波模組，這不僅能滿足智能手機(jī)緊湊纖薄的設(shè)計(jì)需求，還能滿足智能手機(jī)的低功耗需求并實(shí)現(xiàn)性能最大化。

在芯片模組具備以后，終端廠商也要解決把毫米波裝進(jìn)智能手機(jī)的問題。如果把毫米波放到手機(jī)里面，會(huì)遇到三方面挑戰(zhàn)：一是路損比較高，覆蓋范圍受限；二是如果采用傳統(tǒng)的天線和芯片分離方式，會(huì)導(dǎo)致很低的效率以及嚴(yán)重的發(fā)熱；三是毫米波很容易被物體遮擋，特別是手機(jī)設(shè)計(jì)還要考慮手或者人體的遮擋。在各方的努力下，毫米波手機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。“一加毫米波版手機(jī)4月29號在北美上市，這是一款很輕薄的旗艦級，厚度只有8毫米，硬件支持2×2 MIMO。”一加手機(jī)高級無線工程師鐘永衛(wèi)講道。一加手機(jī)已經(jīng)與愛立信的商用基站配合，率先完成了2020年IMT-2020毫米波終端測試。

毫米波發(fā)展未來可期

事實(shí)上，隨著5G的演進(jìn)，毫米波還將獲得更強(qiáng)的能力，支持更多應(yīng)用場景。愛立信（中國）高級標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)理王衛(wèi)表示，5G目前僅處于初始階段，R17將引入低復(fù)雜度、高可靠的5G NR產(chǎn)品，助力毫米波擴(kuò)展至全新的終端類型，帶來卓越速度和無限容量的增強(qiáng)體驗(yàn)。R17將賦能更多全新服務(wù)，充分利用全新頻譜資源，全方位釋放5G毫米波潛能。

毫米波網(wǎng)絡(luò)也即將就緒，中國移動(dòng)專家認(rèn)為，毫米波會(huì)在2022年具備可以規(guī)模商用的能力，希望屆時(shí)能夠以SA架構(gòu)為基礎(chǔ)部署毫米波網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)針對毫米波技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題，包括室外覆蓋室內(nèi)以及碰到遮擋之后信號的劇烈變化，進(jìn)行組網(wǎng)方面的新技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方案的研究和探索。

毫米波應(yīng)用也處在不斷的發(fā)展過程中。中興通訊無線產(chǎn)品規(guī)劃總工王建利認(rèn)為，在2019—2020年，毫米波應(yīng)用以FWA為主。到2021年，隨著冬奧會(huì)的舉辦，毫米波eMBB應(yīng)用會(huì)得到發(fā)展和推廣。到2022年，隨著R16版本和R17版本標(biāo)準(zhǔn)的引入，毫米波會(huì)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及更多企業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮更大的作用。可以期待，在毫米波規(guī)模化商用后，5G的潛力將得到充分釋放。
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