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隨著2019年到來，5G時代即將開啟，各大設備廠商相繼投入技術開發，並在全球市場爭奪5G商機，其中國、美國、日本與韓國等5G發展有不同程度進展，部分國家已推動5G商用。
以美國電信運營商AT&T為例，其於2018年12月21日宣佈5G網絡商用服務，提供地區包括Atlanta、Charlotte、Raleigh、Dallas、Houston、Indianapolis、Jacksonville、Louisville、Oklahoma City、New Orleans、San Antonio與Waco(Texas)，2019上半年預計提供Las Vegas、Los Angeles、Nashville、Orlando、San Diego、San Francisco、San Jose(CA)等地區，但暫不支援手機。
使用者需購買Netgear(內建Snapdragon 855處理器和Snapdragon X50 5G基頻)的Nighthawk 5G行動熱點才能使用5G網絡，網絡傳輸費用為70美元(15GB)。由於5G分為毫米波和6GHz以下2種頻譜規劃，為區分不同頻譜，AT&T將毫米波稱為5G+。
<strong>毫米波透過高頻段特性，提供高傳輸速率
5G頻譜規劃包括頻譜大小和新頻段可用性，其涉及低頻、中頻與高頻頻譜範圍不同特點及其對應不同服務應用場景的適用性，頻段分配將影響新技術部署，目前新TDD(Time-Division Duplexing)頻譜在3～6GHz範圍(LTE Sub-6GHz)對LTE Advanced Pro和5G NR phase 1於全球均可用。
對5G NR Phase 2則利用毫米波(Millimeter Wave，簡稱毫米波)頻率，對新5G應用有更大頻寬使用；其中，在3～6GHz頻段，全球在3.3～3.8GHz、3.8～4.2GHz與4.4～4.9GHz有空頻譜，這些頻段(基於TDD或非成對頻譜)通常較先前4G有更寬帶寬，除了在3～6GHz範圍內許可頻段外，未來有可能使用額外附加的無需許可頻段。
5G NR利用毫米波頻譜，因毫米波頻段擁有較大頻寬，在某些提供多GHz頻譜地區亦可採用，尤其針對固定無線應用毫米波頻譜使用。
▲5G毫米波頻段source：拓墣產業研究
目前芯片大廠高通已推出QPM56xx Sub-6GHz RF模塊和QTM052 毫米波天線模塊，搭配高通 Snapdragon X50 5G調制解調器(Modem)使用，以滿足不同頻率需求，基本上6GHz以下模塊可用於3.3～4.2GHz、3.3～3.8GHz與4.4～5.0GHz頻段，而毫米波天線可用於26.5～29.5GHz、27.5～28.35GHz與37～40GHz頻段，但每個國家5G的6 GHz以下與毫米波頻段不盡相同。
<strong> 5G初期多數廠商傾向與4G接軌，採用基地臺升級
5G 毫米波發展初期，頻段穿透性不佳，需建設許多訊號基地臺，由於使用毫米波技術，可因應數據傳輸速率需求，不過必須克服其缺點，包括空氣損耗大和繞射能力弱易被障礙物阻擋等。
以英國為例，因地形複雜、基地臺建置成本高，反而將訊號基地臺整合到井蓋上和地下放置，以擴大覆蓋範圍。目前英國電信運營商Vodafone已在倫敦地區進行相關測試，井蓋式5G基地臺(可整合到人孔蓋中，無需街道工程或施工)的傳輸效率和連接穩定性皆有不錯表現。
此外，美國電信運營商AT&T的5G網絡開始使用毫米波頻段，相較4G LTE技術，毫米波更容易中斷，因此設備需使用更多天線，而毫米波天線射頻設計具有門檻，需大量技術累積，尤其毫米波陣列天線強調寬帶化、體積小型化、固態化與集成化等特色。
當中設計挑戰包括如何建置適用於功率放大器(Power Amplifier)、毫米波s濾波器(Filter)與移相器(Phaser)，以及組合來自多個天線訊號以形成和指向定向波束將是發展關鍵，畢竟手機需將天線放在遠離金屬電路板位置，才能處理手阻礙訊號問題。
文丨拓墣產業研究院 謝雨珊
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