隨著5G商用啟動，產業界對於5G商用探討亦從先前的標準制定階段，過渡到實質應用階段，其中2018年6月13日3GPP (3rd Generation Partnership Project)會議已於聖地亞哥(San Diego)召開，正式發表5G NR標準獨立組網(Standalone，SA)方案，針對首個商用5G標準推出。
5G朝向更高頻寬與更高頻譜發展，各大廠皆積極提供5G毫米波射頻前端解決方案。然5G基礎設施中，面臨Sub6GHz及毫米波等挑戰，如何做到低成本、高功效在5G網絡建置中非常關鍵。
提升傳輸速率，可從增加頻譜效率與頻寬著手
5G發展趨勢為提升數據傳輸速率及提升裝置密度，並結合物聯網應用，如大範圍的環境偵測，其強調感測節點分佈廣泛，不需要過於頻雜的數據傳輸，但長時間運作，因此需要極低功耗。
5G技術另一個特色為訊號延遲的降低，可發展高精度應用，當中毫米波相關應用技術為5G發展重點，就連手機大廠Apple亦深耕毫米波天線陣列技術，鎖定未來5G應用。
5G行動通訊願景為隨時隨地1 Gbps傳輸速率，實務上如何增加傳輸速率，必須從頻譜效率與頻寬著手(傳輸速率=頻譜效率´頻寬)，其中在頻譜效率的提升，可增加空間多通道通訊，包括利用：手機多天線技術(λ～10 cm)；(2)多輸入多輸出(Multi-input Multi-output，MIMO)技術/測試。
至於在頻寬增加方面，則透過毫米波通訊，利用：(1)手機毫米波陣列天線技術(λ<=10 cm)；(2)高增益毫米波技術/測試。
美國FCC將於2018年11月開放28GHz頻段營運執照競標，其中3GPP 38.101在5G NR定義兩個頻段範圍，包括sub 6GHz, Millimeter Wave。
5G不僅有更快傳輸速度，更是萬物互聯基礎，其中關鍵射頻技術演進，氮化鎵(Gallium nitride，GaN)及Massive MIMO將進一步驅動5G發展。不論無線基礎設備業者、電信運營商、芯片大廠和智能型手機制造商紛紛投入該產業鏈佈局，為5G發展之路奠定基礎。
隨著微波頻段擁擠，為獲取更大頻寬，毫米波成為熱門技術
隨著5G商用加速，毫米波技術應用市場亦逐漸被打開，其中商用毫米波雷達，應用於車用/海空領域，包括輔助駕駛、自駕車/無人載具等，該頻段分別為24 GHz、77 GHz、79 GHz、94 GHz，預估2020年全球智慧聯網汽車將達2.5億輛。在軍用毫米波/微波雷達應用上，以飛彈、戰機、軍艦、無人載具等，頻段落在35 GHz(ka)、94 GHz(W)、10 GHz(X)，其中毫米波電子掃描陣列市場，年複合成長率為一般雷達的2倍。
使用毫米波技術，可因應數據傳輸速率的需求，不過必須克服毫米波缺點，包括空氣損耗大，以及繞射能力弱，容易被障礙物阻擋。
此外，毫米波天線射頻設計具有門檻，需大量技術累積，然毫米波陣列天線強調寬帶化、體積小型化、固態化和集成化等特色，未來隨著規模化量產和成本降低將帶動另一波產業發展，例如使用小基站作為無線訊號在大基站與UE端之間的訊號中繼站，並配合陣列天線與波束成型技術，可增加訊號覆蓋率。
換言之，5G將引爆數位經濟市場，大廠透過投入5G自主系統開發可鞏固及提升終端與芯片領域優勢，電信運營商則提早發展5G創新應用服務，方能進軍國際市場搶佔商機。
文丨拓墣產業研究院 謝雨珊
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