5G高频器件成瓶颈?爱立信专家支招

作者:舒文琼 责任编辑:王德清 2018.04.12 08:52 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)频谱是无线信号传输的媒介和载体,对于5G的重要性不言而喻。正因为如此,从5G概念提出之日起,频谱的话题就备受关注。尤其是目前随着5G商用的临近,高频频谱特别是毫米波频段如何规划和使用,成为业界热议的话题,亦成为各国抢占5G战略制高点的关键。

高频段为何如此重要?正如中国移动研究院黄宇红副院长所言:“5G需要在各种复杂应用场景中提供几百Gibt/s甚至几个Gbit/s的通信能力,仅依靠中、低频段是无法实现的。这就需要高、中、低频协同工作。在不同场景下为了不断创造更佳的用户体验,高频段的应用显得至关重要。”

那么,高频段的具体技术特性如何,如何发挥高频最佳性能,产业链相关方进展如何?针对这些问题,通信世界全媒体记者采访了爱立信东北亚区研发总院无线技术部技术专家王巍。

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扬长避短,热点和室内等场景应用

熟悉电磁学的人都知道,因为光速是不变的,所以波长和频率呈反比例关系,这就决定了高频段和中、低频段在部分性能上具有截然不同的表现。

提起毫米波高频段优劣势,王巍表示,频段高意味着波长小、相应的天线尺寸小,更便于采用多天线;高频信号衰落块,与低频相比,邻小区的干扰低,更适于超密集组网;另外高频段有大量可用带宽,更适于eMBB应用。

但高频段的劣势也非常明显。面临比低频更大的路径损耗和穿透损耗,高频段数据传输有较强的方向性,用户在移动过程中波束容易被遮挡,这些都对高频段的部署和应用场景提出新的要求;高频关键器件的特性和成熟度对系统设计也带来一些新的挑战。

对于频谱资源的使用,需要依据其特性扬长避短。王巍表示,由于高频段具有多天线和大带宽的优势,因此在全球5G网络试验中应用最多的频谱资源就是高频。北美、日本、韩国等地区和国家都已经规划并进行了28GHz频段上5G的试验和应用,我国5G试验也规划了26GHz和39GHz作为高频试验频段。而根据毫米波的特点,5G高频段更多地会在热点覆盖、室内应用、无线回传等场景进行部署。

两方面破解高频器件瓶颈难题

毫米波高频段频谱资源丰富、性能优势突出,但是因为此前高频段较少应用于民用通信领域,所以相关产业链配套环节并不十分成熟,其中最突出的问题就是高频器件较为薄弱。

王巍建议,为了克服高频关键器件对系统性能的影响,一方面需要推动产业链共同进步,另外一方面可以通过优化系统整体设计等方式提升整体性能,同时通过技术手段和组网来解决高频信号路径损耗和穿透损耗的问题,比如波束成型、分布式MIMO和多连接等。

王巍认为,实现波束成型需要考虑性能和成本的平衡。毫米波天线尺寸大大减小,更有利于实现高集成度的天线阵列,同时模拟或混合波束成型架构更有利于高频大规模天线阵列的实现。

爱立信已经在国内进行了高频5G样机实测,王巍表示,从实测情况看,采用波束成型和波束跟踪,无论是视距还是非视距场景均取得很好的结果,距离基站大于320m,可实现接近5Gbit/s的吞吐率;非视距定点平均速率可达5.1Gbit/s。

爱立信5G高频设备已经预商用

在高频方面,爱立信早在2014年就推出全球最早的5G高频测试样机,2016年推出了全球首款毫米波硅基相阵天线模块(PAAM),该模块集成了多通道射频收发信机和天线,大大增加了射频单元的集成度,减小了功耗尺寸和重量,2017年爱立信推出了预商用的高频系统,先后在全球各地进行高频的测试和应用验证,应用场景涵盖了室外场景、室内场景、高速场景和热点等场景。2017年爱立信在韩国联合SKT和BMW进行高速移动测试,在时速170km/h时保持3.6Gbit/的数据传速速率。在2018年2月爱立信于韩国举行的冬季体育赛事上成功提供了高频段准商用5G服务。

在我国5G试验中,爱立信先后对高频室内覆盖、室外覆盖、移动性能、穿透性能等场景进行测试,对高频段大带宽下的波束成型、波束跟踪、波束扫描、MU-MIMO和分布式MIMO等关键技术进行了验证。同时爱立信积极推动产业链的进步和成熟,同第三方测试终端进行VR、远程机器人控制等多个应用展示。

目前爱立信的5G高频设备已在北美市场预商用,王巍预计,2019年上半年会推出商用系统。


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