毫米波產(chǎn)業(yè)進(jìn)展勢(shì)如破竹，終端產(chǎn)業(yè)需加快步伐！
發(fā)布日期:2021-11-09
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在ITU劃分毫米波頻段后，各國(guó)紛紛開始加速毫米波產(chǎn)品和設(shè)備研發(fā)進(jìn)程。
隨著全球5G網(wǎng)絡(luò)部署向縱深挺進(jìn)，5G毫米波的商業(yè)部署也在全球各地逐漸展開。美國(guó)的幾大主流通信運(yùn)營(yíng)商包括AT&T、T-Mobile和Verizon都已經(jīng)提供了5G毫米波的商用服務(wù)，而包括日本NTT docomo、韓國(guó)KT在內(nèi)的多個(gè)運(yùn)營(yíng)商也已經(jīng)開始了5G毫米波系統(tǒng)商業(yè)部署并取得積極進(jìn)展。GSA表示，截至2020年6月，僅在24.25~29.5GHz頻譜范圍內(nèi)，全球已有42個(gè)國(guó)家/地區(qū)的127個(gè)運(yùn)營(yíng)商以試驗(yàn)、許可證、部署或運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行了5G投資。
中國(guó)毫米波進(jìn)展也在加速。2019年以來，中國(guó)IMT-2020（5G）推進(jìn)組統(tǒng)籌規(guī)劃，分3個(gè)階段推進(jìn)5G毫米波的試驗(yàn)工作：2019年重點(diǎn)驗(yàn)證5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)特性；2020年重點(diǎn)驗(yàn)證5G毫米波基站和終端的功能、性能和互操作，2020—2021年開展典型場(chǎng)景應(yīng)用驗(yàn)證。
終端產(chǎn)業(yè)水平有待提升
在設(shè)備測(cè)試一路高歌猛進(jìn)的同時(shí)，終端產(chǎn)業(yè)也在不斷探索。據(jù)了解，毫米波終端設(shè)計(jì)較復(fù)雜。毫米波產(chǎn)業(yè)主要受限于以下幾個(gè)方面：基帶處理的要求更高，計(jì)算量要求更大，對(duì)回傳要求也更高，天線物理尺寸小，設(shè)計(jì)要求集成度很高，通常以IC芯片的方式實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度大、成本更高、設(shè)計(jì)周期更長(zhǎng)。從終端角度看，目前對(duì)毫米波的支持比例較低，芯片豐富度不足，僅一部分旗艦機(jī)支持，根據(jù)GSA最新的統(tǒng)計(jì)，僅30%左右支持毫米波。
設(shè)備廠商5G毫米波測(cè)試如火如荼
毫米波的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目前已經(jīng)在全球如火如荼地開展，設(shè)備廠商已經(jīng)推出了多樣化的設(shè)備且進(jìn)行了多方面的試驗(yàn)，推動(dòng)毫米波設(shè)備不斷走向成熟。
華為毫米波進(jìn)展迅速。2017年11月，華為與日本NTT docomo聯(lián)合展示了日本首個(gè)5G毫米波CPE真實(shí)業(yè)務(wù)，使得全息視頻通話業(yè)務(wù)成功運(yùn)行在包含5G毫米波CPE的端到端5G網(wǎng)絡(luò)上；2019年5月，在IMT-2020(5G)推進(jìn)組組織的中國(guó)5G增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)中，華為使用Mate 20X 5G版手機(jī)，率先打通全球首個(gè)5G SA網(wǎng)絡(luò)下的VoNR通話，包括語音和視頻，其中采用華為5G多模終端芯片巴龍5000在毫米波頻段下支持6.5Gbit/s的峰值下載速率，5G NR+LTE雙連接工作模式下最快可支持到7.5Gbit/s；截至2019年10月，華為完成了5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)測(cè)試的功能、射頻和外場(chǎng)性能，華為海思芯片進(jìn)行了5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)的室內(nèi)功能測(cè)試。
為了應(yīng)對(duì)毫米波的挑戰(zhàn)，中興通訊從2014年便開始進(jìn)行毫米波研究，積極開展5G毫米波的研發(fā)、功能測(cè)試、外場(chǎng)試驗(yàn)，為毫米波規(guī)模商用做好準(zhǔn)備。首先，中興通訊提出了混合賦型和陣列化高EIRP（基站輻射功率）設(shè)計(jì)思路，利用更經(jīng)濟(jì)的工藝實(shí)現(xiàn)毫米波高EIRP。其次，中興通訊設(shè)計(jì)了智能波束方案和場(chǎng)景化的波束配置方案，讓毫米波的波束更靈活，解決覆蓋空洞的問題。最后，中興通訊設(shè)計(jì)了毫米波組網(wǎng)方案，可借助低頻和LTE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)毫米波覆蓋。
例如，中興通訊毫米波方案在印度尼西亞進(jìn)行的測(cè)試顯示，單用戶峰值下行速率達(dá)到了5Gbit/s；中興通訊在日本進(jìn)行了5個(gè)站的SA測(cè)試，在汽車高速移動(dòng)下，4K視頻下載播放流暢；中興通訊在上海進(jìn)行了大量多場(chǎng)景覆蓋和業(yè)務(wù)測(cè)試，測(cè)試顯示，采用中興通訊的系統(tǒng)在室外、室外信號(hào)覆蓋室內(nèi)都實(shí)現(xiàn)良好的覆蓋。在2019年7月IMT-2020(5G)推進(jìn)組組織的中國(guó)5G增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)毫米波頻段的測(cè)試中，中興通訊完成了26GHz頻段5G基站射頻OTA測(cè)試。2019年10月，中興通訊與高通公司成功實(shí)現(xiàn)了基于智能手機(jī)的5G毫米波互操作性測(cè)試。
愛立信毫米波產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過3代迭代，面向應(yīng)用場(chǎng)景作了大量的優(yōu)化調(diào)整，從第一代面向FWA應(yīng)用，后續(xù)面向移動(dòng)終端應(yīng)用，并小型化優(yōu)化，更易于街道站部署?；鶐Ъ蓛?yōu)化大幅減輕回傳難度。低功率、小型化、易部署是毫米波在5G時(shí)代就用的關(guān)鍵優(yōu)化方向。
愛立信協(xié)同運(yùn)營(yíng)商在全球積極開展推進(jìn)毫米波的應(yīng)用，截至2020年中，已經(jīng)完成超過20個(gè)商用網(wǎng)或試點(diǎn)的建設(shè)。在我國(guó)，愛立信利用商用設(shè)備+商用終端（智能手機(jī),CPE）的端到端測(cè)試，達(dá)成了業(yè)界非常高的速率水平（下行8CC實(shí)現(xiàn)4Gbit/s以上，上行2CC實(shí)現(xiàn)220Mbit/s），覆蓋水平（CPE超過2.3km）。
諾基亞貝爾也在毫米波領(lǐng)域做了很多努力。2020年8月31日，在IMT-2020(5G)推進(jìn)組所組織的中國(guó)5G增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)毫米波測(cè)試中，諾基亞貝爾在懷柔IMT-2020 5G試驗(yàn)外場(chǎng)中首家成功展示毫米波4Gbit/s峰值性能，獲得在場(chǎng)試驗(yàn)組專家和運(yùn)營(yíng)商代表的一致認(rèn)可。
終端產(chǎn)業(yè)水平有待提升
在設(shè)備測(cè)試一路高歌猛進(jìn)的同時(shí)，終端產(chǎn)業(yè)也在不斷探索。據(jù)了解，毫米波終端設(shè)計(jì)較復(fù)雜。毫米波產(chǎn)業(yè)主要受限于以下幾個(gè)方面：基帶處理的要求更高，計(jì)算量要求更大，對(duì)回傳要求也更高，天線物理尺寸小，設(shè)計(jì)要求集成度很高，通常以IC芯片的方式實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度大、成本更高、設(shè)計(jì)周期更長(zhǎng)。從終端角度看，目前對(duì)毫米波的支持比例較低，芯片豐富度不足，僅一部分旗艦機(jī)支持，根據(jù)GSA最新的統(tǒng)計(jì)，僅30%左右支持毫米波。
在5G之前，蜂窩移動(dòng)通信終端設(shè)備從未工作于如此高的頻段，終端和元器件產(chǎn)業(yè)鏈缺乏對(duì)毫米波產(chǎn)品的開發(fā)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，毫米波芯片和元器件的成本、體積、功耗等指標(biāo)都還遠(yuǎn)不如中低頻段的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品。
高通公司推出了驍龍X50、X55等芯片，以及第三代面向移動(dòng)化需求的QTM535毫米波天線模組，在非常緊湊的尺寸中集成了天線、射頻前端、收發(fā)器。一部手機(jī)可以采用多個(gè)毫米波模組，不僅滿足智能手機(jī)緊湊纖薄的設(shè)計(jì)需求，同時(shí)滿足功耗需求并提供最大化的性能。根據(jù)Strategy Analytics近日發(fā)布的研究報(bào)告，截至今年7月，全球市場(chǎng)上已經(jīng)正式出貨的185個(gè)型號(hào)的5G智能手機(jī)中，只有23款支持毫米波頻段，且均使用高通公司的基帶芯片和射頻組件。高通是目前唯一能夠提供商用毫米波芯片組和射頻子系統(tǒng)的芯片廠商。雖然明年華為、三星和聯(lián)發(fā)科可能都會(huì)推出毫米波芯片組和射頻子系統(tǒng)，但5G毫米波的終端芯片生態(tài)發(fā)展仍落后于中低頻段產(chǎn)品。
國(guó)產(chǎn)模組也正在緊鑼密鼓的開展研發(fā)。據(jù)了解，毫米波終端工作在24GHz以上的高頻，對(duì)射頻器件的高頻性能、終端毫米波傳輸線傳導(dǎo)能力及接頭、毫米波天線及模具設(shè)計(jì)都有很高的技術(shù)要求，行業(yè)門檻高于Sub-6GHz。其中，移遠(yuǎn)的毫米波終端測(cè)試暗室、儀器等實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件齊備，當(dāng)前移遠(yuǎn)的毫米波RM510Q-GL模組已經(jīng)完成了美國(guó)Verizon的SFN認(rèn)證測(cè)試，支持客戶設(shè)備基于移遠(yuǎn)這款毫米波模組在VZW商用網(wǎng)絡(luò)中測(cè)試驗(yàn)證。同時(shí)，移遠(yuǎn)已經(jīng)支持多個(gè)客戶在海外不同運(yùn)營(yíng)商的毫米波實(shí)驗(yàn)網(wǎng)中完成測(cè)試。移遠(yuǎn)的mmWave模組最大可以支持DL 7.5Gbit/s/UL 2.9Gbit/s的速率，目前模組最多可以支持8x8 64毫米波陣列天線。
總而言之，毫米波在技術(shù)方案、電性能指標(biāo)、產(chǎn)品成熟度、成本等方面有待逐步優(yōu)化。在芯片方面，5G毫米波國(guó)產(chǎn)芯片的量產(chǎn)能力有待驗(yàn)證，目前主要集中于高校及研究所開發(fā)，亟待推動(dòng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈成熟。此外，毫米波功放等器件效率低，導(dǎo)致整機(jī)功耗高，不利于規(guī)模商用。無論網(wǎng)絡(luò)還是終端，芯片化之后均需要產(chǎn)業(yè)上量來降低成本。總體上需要產(chǎn)業(yè)鏈盡快形成對(duì)明確應(yīng)用場(chǎng)景的共識(shí)，充分利用現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)成果，并推進(jìn)產(chǎn)品規(guī)格的歸一化定義，并對(duì)終端的支持及早提出要求。
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