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毫米波的励志故事不被看好的技术也能成功

2019年3月25日 15:09  CCTIME飞象网  

飞象网讯魏德龄/文5G时代在今年即将来临在新的网络环境下5G新空口毫米波Sub-6GHz以及不断优化的LTE将会实现对人类从生活到工作的全方位覆盖其中对于很多人还感觉有些陌生的毫米波来说将会担负起对于室内人流密集区域的覆盖任务已经成为了5G时代的半边天?#34180;?/P>

然而对于将在未来解决以往网络中用户痛点的毫米波来说曾经却被怀疑者?#23460;?#20026;是错误的选择而毫米波的故事正是一?#30475;?#25226;不可能变为可能的科学探索史

 

险被打入冷宫的毫米波

曾经有句话说是金子总会发光但是如果没有慧眼识珠的伯乐金子也很容易在历史的长河中黯淡无光下去实际上毫米波并不是一项陌生的技术从定义上看在高频段?#27573;?#20869;的频谱即可称为毫米波此前毫米波?#24503;?#20063;在一些应用中得到了使用最被大家所经常接触的无疑是应用在802.11ad的WiFi可以通过60GHz频谱进行室内高分辨率视频传输另外卫星及广播领域也早已使用

不过毫米波却差一点与移动通信擦肩而过在2G3G4G普遍采用优质频谱资源的惯?#36816;?#32500;下由于毫米波频谱传播距离有限穿透力不强衰减快很难保证手机等移动设备在复?#26377;?#36947;环境下的不间断的连?#26377;?#27714;所以也就在一开始被很多人把毫米波移动化的课题打入了冷宫

但是这世界上总有很多科学家勇于挑战知?#35759;?#19978;毕竟在6GHz以下频谱已经被大?#31354;?#29992;的情况下尽管可以通过载波聚合在同一时间?#25991;?#20256;输更多的数据从而实现更高的速率但这样的方法难以提供显著的用户速度提升而利用毫米波内的宽频谱可以把无线宽带的传输速率进行翻倍甚至是10倍兑现5G超高速率的?#20449;?/P>

高通在1990年便开始对毫米波MIMO和先进射频技术开展多年的基础技术?#33455;?#24037;作其实毫米波有着不少先天的优势毫米波频段拥有海?#30475;?#23485;比目前正在使用3G/4G带宽多25倍大带宽可以实现数千兆级数据速率还可以支持密集空间重用解决重点区域?#24615;?#38382;题同?#34987;?#20855;备低时延的特性可以满足更多领域的需求对于毫米波的信号短板?#33455;?#20154;员发现通过改进射?#25285;?#21033;用多天线技术也许就能让毫米波从不可能变为可能

 

打破毫米波移动化?#23460;?/STRONG>

时间一晃来到2015年毫米波移动化迈出重要一步高通率?#28909;室?#32773;对于毫米波的否定开?#38469;?#22768;在2015年10月在5G分析师日活动上?#25925;?#20102;波束导向支持的非视距毫米波移动性随即又在2016年巴塞罗那的MWC上对外演示这一5G毫米波设计当时高通的工程师们?#25925;?#20102;以28GHz频段运行的TDD同步?#20302;常?#26500;建的毫米波拥有128个天线阵元16个可控射频信道而设备则包含了4 个可选子阵列每个子阵列拥有4个可控射频信道这也为日后毫米波基站商业化提供了参考思路

利用该?#20302;常?#39640;通?#25925;?#20102;智能波束成?#39759;?#27874;束跟踪技术?#25925;?#22312;设备移动射频信道条件发送变化的情况下仍然保持相对稳定的信噪比在其他测量中通过?#20302;?#27979;量的视距覆盖约为350米而在曼哈顿进行的户外密集?#32479;?#24066;的模拟测量得到的结果是约150米的非视距覆盖 这为后来实现移动设备在移动过程中获得无缝的毫米波覆盖奠定了基础

随即毫米波的落地进程开始全面加速2015年的演示迅速在2016年10月成为现实在高通发布的全球首款5G调制解调器骁龙X50中对毫米波和Sub-6GHz全部提供了支持同?#34987;?#37197;套推出SDR051毫米波射频收发器这也预示着毫米波将在5G发展中扮演其重要角色而也正是因为骁龙X50调制解调器的发布让OEM厂商开始有机会来率先优化终端以应对毫米波的挑战

当网络终端传输测量等万事俱备的情况下毫米波的开始被?#21040;?#25152;认可毫米波也即将迎来?#32422;?#22312;移动通信领域的大爆发

 

毫米波高速公路撑起5G半边天

2017年3月3GPP对外公布了加快5G新空口的eMBB工作计划其中表?#22659;?#20102;要发展6GHz以下频谱的相关技术外?#19981;?#21457;展在6GHz以上的频谱支持毫米波于2019年实现部署全球的5G标准已经不再像以前一样仅面向3GHz以下频段设计而是提供一个统一设计让3.3到5GHz的中频段与24GHz以上的毫米波都能得到利用

这也意味着毫米波正式被人们确定为5G时代的高速公路?#20445;?#36825;条公路避开了原有的已经拥挤不堪被大?#31354;?#29992;的6GHz以下频段凭借海量的频谱带宽可以实现10倍于6GHz以下频段LTE网络的速率可谓另辟蹊径

同年6月在工信部无线电管理局公开征集24.75-27.5GHz37-42.5GHz或其他毫米波频段5G?#20302;称德使?#21010;的意见其中明确表示?#24503;使?#21010;对5G?#20302;?#25216;术研发和应用起着重要的导向作用毫米波频段将为5G?#20302;持?#35201;工作频段7月工信部批复4.8-5.0GHz24.75-27.5 GHz和37-42.5GHz频段用于我国5G技术研发试验试验地点为中国信通院MTNet试验室以及北京怀柔顺义的5G技术试验外场毫米波这条5G高速公路的构建也开始在我国进入试验阶段

毫米波频?#20301;?#22312;这一年成为5G的先行者基于骁龙X50 5G调制解调器芯片组实现的全球首个5G数据连接正是使用了28GHz毫米波频段并成功实现了千兆?#31471;?#29575;同时高通还公布了首款5G智能手机的参考设计其中便搭载了自行开发的全球毫米波天线

与此同时高通的演示结果再次让外界对户外毫米波的覆盖能力吃下了一颗定心丸在?#20048;?#19990;界移动大会对外演示的旧金山的仿真结果显示良好的毫米波覆盖可以释放出6GHz以下频?#20301;?#22806;到室内的容量通过与现有的LTE密集部署的共站址部署覆盖模拟显示在市区1平方公里的区域内拥有超过80%的覆盖即便在基站覆盖边?#25285;?#20063;能达到100+Mbps的峰值数率

2017年毫米波无疑已经确立起了?#32422;?#22312;5G时代半边天的地位

 

让毫米波2019如约而至

也正是在2017年高通表示将在2019年实现5G 新空口毫米波在移动网络和包括智能手机在内的移动设备上的商用然而这样的设想却并不是表个态然后把骁龙X50交给OEM就能实现的因为毫米波的波长短的?#27605;?#23601;需要在手机上设计多个天线并形成阵列让信号互相影响从而才能形成波束但是如果需要各个OEM厂商?#32422;?#24320;发和优化各自的天线设计方案做到不同天线之间的协同工作的话?#35759;?#31995;数十分之高并且很多手机厂商还不具备实现和优化离散式器件的能力同时也影响了在其它方面上的创新工作

为此高通为OEM厂商提供了一种较为简单的方法那就是把天线以及射频前端包括收发器和放大器都整合在一个模组里把天线预?#26085;?#21512;好提前做好调整工作形成相互协同高通来为OEM厂商解决射频通讯的难题让OEM厂商把主要精力放在自身所擅长的5G手机?#26087;?#30340;设计和5G应用用户体验的研发上

于是全球首款完全集成的毫米波射?#21040;?#20915;方案高通QTM052毫米波天线模块在2018年7月正式发布该天线模组尺寸小巧集成了从收发器到所有射频前端的器件还有电源管理IC以及天线?#26087;?#25903;持首批投入商用的毫米波频段OEM厂商可以选择在手机的边立面上安装3-4个模组以配合5G调制解调器芯片

随后在瑞典希斯塔爱立信与高通又在实验室中成功利用智能手机大小的移动测试终端完成了首个公开的符合3GPP R15规范的5G新空口呼?#23567;?#39640;通总?#27599;?#37324;斯蒂安诺阿蒙当时表示实现毫米波的移动化并将其应用于智能手机之上一直被认为是不可能完成的挑战但本次演示表明我们正稳步推进将为消费者带来突破性的5G毫米波体验

2019年2月份的MWC前后小米一加三星vivoOPPO中兴纷纷对外?#25925;?#20102;?#32422;?#30340;5G手机这些产品也均采用了骁龙X50调制解调器及射?#30340;?#32452;从而实现对于目前全球首批上线5G地区的6GHz以下及毫米波频段的支持整合模组的解决方案助力5G手机在2019年春季集中爆发

而高通也没有停止在毫米波模组上的创新步伐同样在此期间发布了X55调制解调器及配套的QTM525毫米波天线模块新的模块更小巧可以让5G智能手机的厚?#21364;?#21040;8mm以下达到目前纤薄型4G手机的水平同时支持的频段更多在前代支持的n257 (28GHz)n260(39GHz)与n261(美国28GHz)频段的基础之上还新增了对n258(26GHz) 频段的支持让5G智能手机可以支持全世界的毫米波频段

今年巴展同期工信部无线电管理局也发布2019年全国无线电管理工作要点在这份明确2019年工作重点的文件中特别强调将会适时发布5G?#20302;?#37096;分毫米波频段?#24503;?#20351;用规划引导5G?#20302;?#27627;米波产业发展

也就是说在2019年随着5G手机的发布以及全球运营商试验网络及试商用的展开作为5G高速公路的毫米波在产业链的推动下已经如约而至

 

毫米波未来可期

回到文章开头所谈到的毫米波将会在未来的5G网络环境中担负起重要任务目前高通就正针对未来的商用场景进行着5G毫米波的室内外测试工作并通过对于5G毫米波用例的拓展解决目前网络环境下的痛点其中在对于室内人流密集区域中所产生的改变将十分显著

拓展5G新空口毫米波至室内后与Wi-Fi部署互补可以为虚拟现实设备提供更好的体验利用毫米波?#26087;?#30340;高带宽低时延特性可以让XR设备获得更流畅更高清的使用体验对于平板电脑PC也能获得更好的联网体验例如在一些?#32422;?#31867;游戏中也能实现真正的公平竞争

在如体育场音乐会大型会议场所等人流密集场馆5G新空口毫米波可以通过数千兆比特速度和无限容量让用户不会再出现网速过慢甚至断网的问题场馆也能提供独有的个性化体验出现更多在活动中和活动后的全新变现机会

借助毫米波的覆盖和性能还可以解决企业私有网络的带宽需求通过5G毫米波与Wi-Fi的结合在具有蜂窝级安全性的情况下还能让笔记本电脑和平板设备始终连接提升企业的云化程度让云应用云存储可以即时接入还可以将沉浸式内容连接至多个投影仪或显示屏

显然在3GPP R16标准将在2020年3月出台之际随着5G网络的越发成熟用例在eMBBmMTCURLLC新场景上的不断拓展毫米波基于?#26087;?#30340;优势以及?#21040;z低?#32423;创新的不断涌现作为5G半边天的毫米波在未来有着更多用武之地

编 辑?#36335;?/div>
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