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5G毫米波频谱划分 毫米波终端技术测试方案分析

2018年03月20日 09:52 次阅读

1、引言

随着移动通信的迅猛发展,低频段频谱资源的开发已经非常成熟,剩余的低频段频谱资源已经不能满足5G时代10Gbps的峰值速率需求,因此未来5G系统需要在毫米波频段上寻找可用的频谱资源。作为5G关键技术之一的毫米波技术已成为目前标准组织及产业链各方研究和讨论的重点,毫米波将会给未来5G终端的实现带来诸多的技术挑战,同时毫米波终端的测试方案也将不同于目前的终端。本文将对毫米波频谱划分近况,毫米波终端技术实现挑战及测试方案进行介绍及分析。

2、毫米波频谱划分

2015年,ITU-R WP5D发布了IMT.ABOVE 6GHz的研究报告,详细研究了不同频段无线电波的衰减特性。在同年的世界无线电通信大会(WRC-15)上提出了多个5G候选的毫米波频段,最终5G毫米波频谱的确定将在WRC-19上的完成。经过多年的研究和讨论,各国各地区对毫米波频谱资源的划分都有所进展,以下将着重介绍中国、美国及欧洲在毫米波频段划分上的近况。

中国:2017年6月,工信部面向社会广泛征集24.75-27.5 GHz、37-42.5 GHz或其他毫米波频段用于5G系统的意见,并将毫米波频段纳入5G试验的范围,意在推动5G毫米波的研究及毫米波产品的研发试验。

美国:早在2014年,FCC(美国联邦通讯委员会)就开启了5G毫米波频段的分配工作,2016年7月,确定将27.5-28.35 GHz、37-38.6 GHz、38.6-40 GHz作为授权频谱分配给5G,另外还为5G分配了64-71 GHz作为未授权频谱。

欧洲:2016年11月,RSPG(欧盟委员会无线频谱政策组)发布了欧盟5G频谱战略,确定将24.25-27.5 GHz作为欧洲5G 的先行频段,31.8-33.4 GHz 、40.5-43.5 GHz作为5G潜在频段。

3、毫米波终端技术实现

毫米波频段频率高、带宽大等特点将对未来5G终端的实现带来诸多挑战,毫米波对终端的影响主要在于天线及射频前端器件。

3.1 终端侧大规模天线阵列

由于天线尺寸的限制,在低频段大规模天线阵列只能在基站侧使用。但随着频率的上升,在毫米波段,单个天线的尺寸可缩短至毫米级别,在终端侧布置更多的天线成为可能。如下图1所示,目前大多数LTE终端只部署了两根天线,但未来5G毫米波终端的天线数可达到16根甚至更多,所有的天线将集成为一个毫米波天线模块。由于毫米波的自由空间路损更大,气衰、雨衰等特性都不如低频段,毫米波的覆盖将受到严重的影响。终端侧使用大规模天线阵列可获得更多的分集增益,提高毫米波终端的接收和发射性能,能够在一定程度弥补毫米波覆盖不足的缺点,终端侧大规模天线阵列将会是毫米波得以商用的关键因素之一。

5G毫米波频谱划分 毫米波终端技术测试方案分析

图1:LTE终端与毫米波终端天线设想

终端部署更多的天线意味着终端设计难度的上升,与基站侧部署大规模天线阵列不同,终端侧的大规模天线阵列受终端尺寸、终端功耗的制约,其实现难度将大大增加,目前只能在固定终端上实现大规模天线阵列的布置。移动终端的大规模天线阵列设计面临诸多挑战,包括天线阵列校准,天线单元间的相互耦合以及功耗控制等。

3.2 毫米波射频前端器件

射频前端器件包括了功率放大器、开关、滤波器、双工器、低噪声放大器等,其中功率放大器是最为核心的器件,其性能直接决定了终端的通信距离、信号质量及待机时间。目前制造支持低频段的射频前端器件的材料多为砷化镓、CMOS和硅锗。但由于毫米波段与低频段差异较大,低频射频前端器件的制造材料在物理特性上将很难满足毫米波射频前端器件的要求。

以功率放大器为例,目前主流的功率放大器制造材料为砷化镓,但在毫米波频段,氮化镓及InP的制造工艺在性能指标上均要强于砷化镓。下表所示为从低频到毫米波段主要的射频前端器件制造工艺上的发展方向。

5G毫米波频谱划分 毫米波终端技术测试方案分析

另外,毫米波频段大带宽的特点对射频前端器件的提出了更高的要求,未来毫米波终端的射频前端器件将可能需支持1GHz以上的连续带宽。

虽然氮化镓被认为是未来毫米波终端射频的主流制造工艺,但由于成本、产能等因素,基于氮化镓工艺的高性能射频前端器件多用于军工和基站等特殊场景。毫米波射频前端技术的发展将会成为毫米波终端实现的关键,预计到2020年之后,毫米波移动终端射频器件的技术和成本才可能达到大规模商用的要求。

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发表于 2018-03-28 09:55 320次阅读
爱立信助力加拿大5G技术网络走廊开启数字化高速公...

为什么说5G的部署离不开Qorvo提供的完整解决...

为提升通讯速率,预计到 2020 年,MIMO 64x8 将成为标准配置,即基站端采用 64 根天线...

发表于 2018-03-27 16:02 311次阅读
为什么说5G的部署离不开Qorvo提供的完整解决...

每一种5G技术将分别采取哪些RFFE路径发展?

在手机中部署5G mmWave无线讯号的另一项挑战是电池的寿命和耗电问题。在今年于平昌举行的2018...

发表于 2018-03-26 16:30 487次阅读
每一种5G技术将分别采取哪些RFFE路径发展?

未来的智能手机将是什么模样?10大黑科技都有哪些...

目前很少有人充分利用Wi-Fi 802.11ac的潜力,但新的Wi-Fi 802.11ad和802....

发表于 2018-03-26 14:28 471次阅读
未来的智能手机将是什么模样?10大黑科技都有哪些...

5G带来探索移动物联网应用和业务新模式

5G它至少带来几大变化:一是,通话质量与传输速率大大提升。其次,5G通讯由于具备低功耗、低延时、高接...

发表于 2018-03-26 10:24 376次阅读
5G带来探索移动物联网应用和业务新模式

华为完成业界首个5G网下Cloud VR业务验证...

近日,华为、北京传送科技有限公司(TPCAST)联合完成业界首个5G实验网下Cloud VR业务验证...

发表于 2018-03-25 20:10 1248次阅读
华为完成业界首个5G网下Cloud VR业务验证...

解锁5G预商用技术_运营商的网络重建还有多远

近两年,越来越多的 运营商 选择基于NFV架构的虚拟化解决方案来实施核心网改造和扩容工作,以顺应技术...

发表于 2018-03-25 10:47 404次阅读
解锁5G预商用技术_运营商的网络重建还有多远

5GNR非独立标准虽完成仍有很多工作要做

业界可以对去年12月完成第一个全球 5G 标准的工作深感敬佩。但是,这并不意味着它正在成功。”本周,...

发表于 2018-03-25 10:27 252次阅读
5GNR非独立标准虽完成仍有很多工作要做

4G时代即将结束_5G时代即将到来

4G时代即将结束,高通在手机 芯片 市场的领导地位逐渐动摇,而即将到来的 5G 时代很可能手机芯片市...

发表于 2018-03-25 10:24 374次阅读
4G时代即将结束_5G时代即将到来

5G正迈向现实

5G发展日新月异。从下一代革命性无线技术的模糊概念,到一些可望不可即的目标,再到日趋成熟的用例和技术...

发表于 2018-03-25 10:07 383次阅读
5G正迈向现实

5G标准和产业进程进入实质性加速阶段

对于有关5G发展问题,此前工信部总工程师张峰曾提到,2018年1月工信部召开了第三阶段规范发布会,向...

发表于 2018-03-24 11:27 367次阅读
5G标准和产业进程进入实质性加速阶段

3GPP正对“5G+人工智能”标准化!

一直以来,业界都认为,5G系统最具“颠覆性”的特色之一就是:5G网络切片技术使得运营商可以在相同的物...

发表于 2018-03-24 11:24 449次阅读
3GPP正对“5G+人工智能”标准化!

R&S在物联网和5G方面有何布局呢?

R&S公司的测试产品与方案主要在通用电子、无线通信、航空航天三大领域,涵盖产品的研发、生产、优化与维...

发表于 2018-03-24 09:35 512次阅读
R&S在物联网和5G方面有何布局呢?

因为5G技术的突破而实现,到底5G与4G技术的差...

除了常见的电磁波传送外,近年窜红的还有光波传输Li-Fi(Light Fidelity),是相当于...

发表于 2018-03-23 15:14 509次阅读
因为5G技术的突破而实现,到底5G与4G技术的差...

如今我们正迎来5G时代,可5G到底是什么?

5G应用不再只是手机,它将面向未来VR/AR、智慧城市、智慧农业、工业互联网、车联网、无人驾驶、智能...

发表于 2018-03-23 13:42 531次阅读
如今我们正迎来5G时代,可5G到底是什么?

爱立信最新报告:5G消费者商业用例中的5项发现

未来的用户体验将取决于您的网络处理高清视频以及进一步处理4K和8K视频的性能。这意味着在下次升级电视...

发表于 2018-03-23 10:08 788次阅读
爱立信最新报告:5G消费者商业用例中的5项发现

移动下调移动资费_原因竟是它_中国移动5G即将来...

中国移动表示将下调移动资费超过30%。让群众和企业切实受益,因为根据有关部门的明文规定,今年必须降低...

发表于 2018-03-23 09:21 2314次阅读
移动下调移动资费_原因竟是它_中国移动5G即将来...

芯片霸主高通5G时代还能独领风骚吗?

 不断卷入诉讼纷争在一定程度上也拖累高通,自2011年iPhone 4S开始,苹果的主要供应商都是高...

发表于 2018-03-23 09:16 477次阅读
芯片霸主高通5G时代还能独领风骚吗?

TDD技术成为5G标配,5G爆发关键在应用

王建宙认为,5G技术已经基本成熟。去年12月,5G非独立组网标准通过,今年6月将确立独立组网标准,标...

发表于 2018-03-22 16:59 404次阅读
TDD技术成为5G标配,5G爆发关键在应用

Xilinx技术支持英国布里斯托大学打造 5G ...

布里斯托大学智能互联网实验室采用赛灵思技术为城市连接构建灵活可编程的 SDN 控制 5G互联测试平台...

发表于 2018-03-22 16:24 1110次阅读
Xilinx技术支持英国布里斯托大学打造 5G ...

中国在5G竞赛中“占上风” ,美国和欧洲已经落后...

5G的推广竞赛正在进行,美国、中国和亚洲其他地区似乎处于领先地位,而欧洲则落后。

发表于 2018-03-22 16:14 468次阅读
中国在5G竞赛中“占上风” ,美国和欧洲已经落后...

回收N5251A毫米波网络分析仪

发表于 2018-03-19 11:29 51次阅读
回收N5251A毫米波网络分析仪

24GHz毫米波雷达系统

发表于 2018-03-12 09:48 288次阅读
24GHz毫米波雷达系统

回收安捷伦N5251A毫米波网络分析仪

发表于 2018-02-26 10:55 70次阅读
回收安捷伦N5251A毫米波网络分析仪

【AD新闻】三星被曝缺乏毫米波经验,5G基带研发遇瓶颈

发表于 2018-01-28 13:54 463次阅读
【AD新闻】三星被曝缺乏毫米波经验,5G基带研发遇瓶颈

猎头岗位:高级天线工程师(深圳)

发表于 2017-06-27 19:34 780次阅读
猎头岗位:高级天线工程师(深圳)