毫米波:乘5G東風迎黃金風口

據行業媒體4月15日報道稱,三星電子近日表示,該公司在實驗室演示中實現了業界最快的5G速度,該演示使用載波聚合技術將毫米波頻譜的多個信道與800MHz頻譜進行了合併。除了三星之外,中國移動在2019年5G毫米波技術創新研討會上透露,中國移動已經完成5G毫米波關鍵技術驗證,計劃在2022年逐步進行5G毫米波商用。

5G頻段主要分為Sub-6GHz和毫米波兩大類,Sub-6GHz頻段是現階段的發展重點。近期政策層面多次加碼推進5G網絡建設進度,運營商頻頻啟動相關設備集採,我國5GSub6GHz網絡規模建設正式提速,但在Sub6GHz的5G網絡下,單用戶峰值速率仍在百兆水平。為滿足5G所期望的8大KPI指標,更大的帶寬資源只得向高頻方向探尋,毫米波在無線通信網絡的應用應運而生。

5GeMBB所提到的“10Gbps”傳輸能力標杆則需要高性能的毫米波5G網絡,我國的5G網絡發展將向毫米波演進,以真正實現5G的性能突破。毫米波頻段將以其超高的傳輸速率、超大的容量和極低的時延,將會成為5G下一階段發展的核心方向。

毫米波:乘5G東風迎黃金風口

毫米波技術最早應用於軍用雷達,在5G建設的民用需求推動下,Yole預測射頻GaN市場空間將從2017年的3.8億美元增長到2023年的13億美元。

隨著2/3/4G無線通信網絡的發展,目前世界上現在所用的頻段資源(6GHz以下)已非常稀缺。毫米波技術可以通過提升頻譜帶寬來實現超高速無線數據傳播,是5G通訊技術中的關鍵之一。

毫米波具有帶寬大、波束窄的特點,在5G網絡、寬帶衛星通信及雷達領域應用前景廣泛。毫米波是指波長為1至10毫米的電磁波,對應頻率26.5至300GHz,其中可用帶寬高達135GHz,可為無線通信網絡提供超大的帶寬資源。另外,毫米波波束寬度極窄,因此可以分辨相距更近的小目標或者更為清晰地觀察目標的細節,使其可大幅提高雷達的觀測精度。

我國5G毫米波測試進展順利,IMT-2020(5G)推進組將5G毫米波試驗規劃分為以下三個階段:2019年重點驗證5G毫米波關鍵技術和系統特性;2020年重點驗證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作;2020到2021年開展典型場景驗證。

第一階段測試的進展比原來預期的計劃提前,2019年10月底華為、中興、諾基亞貝爾三家系統廠家全部完成了今年預計的測試工作,完成了毫米波關鍵技術測試的主要功能、設計和外場性能測試,實現了毫米波的主要關鍵技術,開展了毫米波射頻的測試;同時海思和高通也已經進行了毫米波關鍵技術室內的芯片功能測試。

毫米波:乘5G東風迎黃金風口

目前毫米波產業鏈已初步成熟。

基站方面:華為、中興、愛立信、中信科、諾基亞貝爾均已推出了毫米波基站產品,並已啟動在中國信通院及運營商的測試驗證工作。其中華為和中興的毫米波產品表現更佳,測試進度大幅領先。

終端芯片方面:終端芯片龍頭高通已連續推出了多款同時支持5GSub6GHz和毫米波的5G終端芯片。而海思、三星、聯發科則僅僅推出了支持5GSub6GHz的5G終端芯片,這一點也頻頻受到毫米波芯片龍頭高通的攻擊。海思的毫米波芯片正處於信通院測試階段。

毫米波:乘5G東風迎黃金風口

毫米波因其高頻率、大帶寬的特性、對基帶芯片、射頻芯片、天線、變頻器、移相器、功放、低噪放、射頻開關等關鍵器件提出了新的要求。目前製造低頻段射頻前端器件材料多為砷化鎵(GaAs)、CMOS和硅鍺,而毫米波頻段的射頻前端器件以第三代半導體材料氮化鎵(GaN)、InP為主。

以功率放大器(PA為例,目前低頻段主流的功率放大器為砷化鎵(GaAs),但在毫米波頻段,氮化鎵(GaN)和InP的製造工藝性能上均要強於砷化鎵(GaAs)。高集成度、高效率、高線性、以及微系統集成毫米波將是毫米波模塊與器件的發展方向,6英寸GaN器件製造工藝將成為主流。

毫米波具有大帶寬頻譜資源及波束高分辨率的特點,應用前景廣泛。除了相控陣雷達等傳統軍用領域,毫米波在5G、寬帶衛星及車載雷達等民用領域有著巨大的應用前景。毫米波通信技術的實現使得為未來實現可觸式互聯網、低時延性的虛擬現實以及3D等未來應用的研究提供了新的發展方向。隨著5G建設的加快,毫米波將迎廣闊發展空間。


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