5G大难点：毫米波该如何突破？

王欣

毫米波一直被誉为是提升5G性能的“利刃”。

28GHz毫米波频段的可用频谱带宽可达1GHz，能够数十倍提升网络速率，满足对速率有着极高要求的5G应用。

目前，毫米波应用于5G已成为国际共识。目前，美国、韩国已经为5G划分高频频谱，而中国已经率先为5G划分低频频段，并公开征求毫米波频段在5G系统使用及规划的意见和建议。

现下，中国毫米波频谱如何划分？现在技术上还存在哪些难点？成为业内关注的焦点。

在近日召开的“5G和未来网络战略研讨会”上，毫米波国家重点实验室主任、FuTURE推进委员会5G微波毫米波工作组主席洪伟发布了《5G毫米波频谱规划建议白皮书》（以下简称《白皮书》），并指出中国5G毫米波研发还面临测试规范不完善等问题，而毫米波技术要产品化需要解决功耗、小型化、成本等问题。

毫米波成为国际研发重点

据《通信产业报》（网）记者了解，国际上均将毫米波作为5G研发的重点。2016年7月，美国联邦委员会（FCC）全票通过将24GHz以上频段，共10.85GHz频谱用于5G。并在近两年陆续进行毫米波频谱拍卖工作。欧盟计划将在2018年下半年基本完成26GHz频段技术应用条件的研究和制定工作，在2018年下半年发布5G使用26GHz的法规要求。同时，韩国、日本也均计划在今年为5G划分毫米波频谱。

对于中国，在2017年6月，工信部发布公开征求意见函，征集24.75-27.5GHz、37-42.5GHz或其他毫米波频段在5G系统使用及规划的意见和建议。同年7月，工信部批复24.75-27.5GHz和37-42.5GHz频段用于中国5G技术研发毫米波实验频段。

《白皮书》指出，5G要面向移动互联网和物联网等多样化场景。一方面需要毫米波频段连续大带宽频谱，满足5Gbps业务速率需求；另一方面需要满足用户实时在线的需求，保证用户的高速移动性，还必须借助低频段提供良好的网络覆盖。因此，5G时代需要高、低频协同发展，低频段（低于6GHz）作为5G基础频段，毫米波频段（6GHz以上）作为补充频段。

为做好5G毫米波频谱规划相关工作，中国成立了1.13议题研究组，IMT-2020（5G）推进组频率工作组，在无线电主管机构指导下，相关技术机构、电信运营商、设备制造商积极参与，基本完成26GHz、32GHz、4OGHz兼容性研究。

诸多挑战待解

“5G毫米波技术和测试其实还有很多不明朗的地方。”洪伟表示。

他指出，毫米波产品（基站和终端）要实现产品化，必须解决功耗、小型化、成本问题，而这关键要解决多通道毫米波收发芯片问题和天线集成问题。同时，应该尽快形成毫米波测试规范，推动毫米波技术发展。

在基站侧，5G毫米波要解决多波束阵列天线问题。但是，目前，业界对多波束阵的形态众多，诸如数字多波束、无源指帧波束、混合多波束阵等仍存在争议。

同时，毫米波终端仍存在一些挑战。他指出，未来，5G毫米波终端形态应该是一体化的集成模块，应该是天线阵列加多通道毫米波收发信息。毫米波芯片需要把多个通道的收发信息全部集成进去，对于5G毫米波来讲，多通道的毫米波芯片是必经之路，必须解决这个问题。

“现下大部分手机多是两通道到四通道，多通道收发信息集成需要解决成本功耗问题，而要把天线集成在封装芯片上要解决天线摆放位置等问题。”洪伟表示。

此外，他强调，在5G毫米波测试方面，目前还是有一些问题没有梳理清楚。“无论是5G毫米波基站还是终端，其测试都面临与1—4G通信系统根本性的不同，需要在测试原理与方法上有所突破，并尽快形成测试规范。”洪伟表示。

他认为，一方面无論是基站还是终端，天线与收发信机阵列的高度集成导致只能在系统层面测试。“以前通信系统都是天线给天线指标，收发信息给收发信息指标，系统给系统指标，以后天线与收发信息一体化集成之后，如何定义测试指标成为问题。”同时，另一方面由于阵列波形的引入，终端吞吐量等系统指标的测试也变得复杂。“对于5G毫米波来说，需要在测试方法上尽快有所突破，要把它梳理清楚，要整合或者规范。”洪伟表示。

建议：2018年底完成毫米波规划

结合国内国外关于毫米波频率规划分配拍卖等进展调研以及毫米波共存研究进展，考虑到国内5G行业发展迫切需求，白皮书对中国5G毫米波频率规划和法规提出几点建议，比如建议在2018年前完成24.75—27.5GHz以及37—42.5GHz的5G频率规划等，以给产业明确指导方向。

首先，尽早规划24.75-27.5GHz以及37—42.5GHz，给产业明确指导方向，建议2018年底完成频率规划，支撑2019年毫米波预商用试验以及2020年毫米波大规模商业部署。

其次，制定法规时考虑共存研究时，制定合理的保护原有业务的射频指标，研究干扰协调方式。

再次，推动全球频率划分一致，发挥规模经济效益。

从次，考虑规划更多42.5GHz以上频率满足热点需求。

最后，5G技术、频率以及许可方式应满足不同的应用场景，比如工业互联网场景，可能需要更加灵活多样的频谱管理方式。