5G商用化浪潮演讲：什么叫毫米波？

2019年最受期待的就是5G网络时代的到来，随着5G商用化的展开，其带来的市场商机将直接驱动消费电子产业的蓬勃发展。

2019年1月11日，由CINNO主办的“重塑产业• 聚焦中国光电供应链——2019华商科技年会”在苏州金鸡湖畔洲际酒店隆重举行。下午的论坛环节中，天珑移动捷豹电波总经理陈万明为与会嘉宾带来《5G商用化浪潮，迎接毫米波通讯时代》的主题演讲。

以下为演讲实录：

陈万明：大家好，我是天珑集团 捷豹电波的陈万明。

天珑移动多年来深耕海外手机市场，海外的品牌是WIKO在法国及欧洲实属知名品牌，于2015年开始以”SUGAR 糖果手机”品牌拓展国内市场，还在努力建立品牌知名度。由于我们在2016年拿到深圳市海外人才引进的孔雀计划，天珑移动跟深圳市政府成立了捷豹电波发展先进的5G毫米波技术与创新产品，所以才会有捷豹电波诞生。

今天的主题就先跟各位报告一下什么叫毫米波。毫米波在通讯的应用是什么？毫米波这个技术早期是用在军工，因为半导体产业的发展让毫米波设计、生产、与制造的成本降低，所以现在可以实现商用，未来还可运用在5G。

近期世界上各大科技公司(例如谷歌、脸书、苹果等等) 都有特别关注毫米波无线通讯及传输技术，此外毫米波在智能车的将会扮演很重要的角色，毫米波其实要实现跟封装技术很有关系，现在来看未来三到五年之内SoC实现毫米波系统似乎还不大可能，所以SOP这个技术应该是这几年的显学。因此在此跟各位报告一下5G毫米波到底是什么时候来？毫米波到底是什么？等等。

毫米波顾名思义它的波长是从1mm到10mm，操作频率为30GHz-300GHz，毫米波在空气中衰减很快，可是为什么导弹、阵控雷达都可以用呢？这个其实是有一些先进的技术可以实现无线传输的应用，而且现在这些技术可以用很便宜或者有效的半导体技术把它完成，毫米波频宽很宽，使得传输的速度极高，可以媲美并取代部分光纤进而实现高速无线传输。除了传输速度很快以外，它还有一个优点，它的频宽很宽所以使得毫米波延时(Run trip Latency < 1ms)很小。

因此毫米波的通讯应用有很多，在ETSI在网站上有就举出很多应用：首先是5G的应用，5G的操作频率为30GHz-100GHz，要使用下来就要把尺寸缩小，涵盖率跟用户就会增加，运营商乐于此，又可以把速度提升。第二个是点对点，以前有可能用微波传大概10MHz以下，5G会用到100GHz。那点对点就可以传更高的速度，比如华为在2017年它有传到30Gbps在70GHz。另外就是FWA (Fixed Wireless Access)，个人认为5G，FWA会先行。还有监控、AT&T的AirGig、物联网、穿戴，还有其他很多的应用。其实5G已经不是以手机为主了，所以现在很多手机的厂商包括APPLE，比如这次去美国APPLE就做了很多毫米波的东西。

众所皆知IMT—2020 5G可以分为三大功能，高速的eMBB、Urllc它的意思就是延时非常短的可靠性控制 (包括智能车、工业4.0等，智能车如果在路上反应时间太久，会撞在一起，会出人命的)。还有一个就是大家比较熟知的(Massive IoT)叫做大量物联网，这就是5G三大功能。右边是5G的KPI我就不讲了。现在4G或是5G能做到微波，微波大概只能做到1.2Gbps。因为今天的主题不是讲所有的5G，是针对毫米波，5G的Sub-6GHz的标准在去年已经定好了，可是毫米波在2019年11月才会在3GPP定下来，而且毫米波在国内走的比美国慢，尤其特朗普会特别打华为就是为了5G。

在5G里面有两大块，大家都知道今年或者明年或者2020年，会先走的就是低频，刚才跟各位报告的十几个赫兹以下叫做微波，微波频率电磁波的传递其实有散射与绕射的现象，其实它是看成4G的演进，也就是它的速度大概可提升到1Gbps，而且最多1.2Gbps，如果你仔细看，网络找一下IMT—2020，它要到10Gbps到底怎么做？其实10Gbps传输速度是需要到毫米波才有办法实现，5G的毫米波可以称为革命性的改变，其实跟原来我们在做的微波通讯不大一样，所以为什么毫米波会在5G特别显现出来。

5G Sub-6GHz它的带宽其实很小，但是毫米波是从30GHz到100GHz，其实100GHz这个频宽是很宽的，那频谱对我们来讲就可以看成水管的宽度，那水管的流量跟水管的宽度很有关系，那个水管很小的话流量就很慢，所以未来要做高速，反应时间很快的只有后面毫米波才能实现。可是毫米波有很多缺点，只使用简单天线技术的话传不远。用在军工或者用在Defense其实它是可以传很远，但是代价很高。可是在多年毫米波技术发展后5G的商用机会渐渐成形，未来5G布署大概每250米就会有毫米波的SmallCells 或AP来建立行动或无线通讯环境。

5G里面其实结合低频的微波和高频的都称为新的无线电 ( 5G NR - New Radio)，新的无线电有三个，上面两个都是低频的，下面一个是毫米波，把它框成蓝色的，蓝色的三大应用，有两个会跟毫米波有关。

由于毫米波传不远，所以它的传输讯号要很强悍，而且毫米波会被身体挡住，那到底要怎么做是电子产业都需要面对的。高通为了实现5G毫米波，开发了X50及毫米波模组，参考线路就摆了三个模组，那三个模组就是图片上面这三个模组，中间黑色的IC就是X50，现在高通最新的模组，就是基带。特别放大有一个就是毫米波的模组，以高通的规划手机至少放三个模组。三个模组就需要Patch Antenna阵列跟Dipole Antenna阵列，它们的功能就是要在手机里面达到Beamforming，还能传到高速。以5G来讲高通投入的资源几乎都投在毫米波，为了毫米波它大概有300个研发人员都在做毫米波。此外还有英特尔，但英特尔就走的比较慢。

这个例子就是要说明，以后5G 毫米波通讯要如何实现? 由于毫米波是走直线传递，那要怎么建立联系？这里有一个赛车场，里面设了四个小毫米波的基站，为了达到高速，它的基站的电波是可以扫着，追踪着你的，流量也很宽，你看它有到>1Gbps的等级。下面例子要证明第二件事情，车子它的挡风玻璃被挡起来，驾驶戴了一个VR眼镜，里面跟外面他用摄像头看，就代表他的反应时间够快，不会撞车，所以毫米波能够达到这两件事情。这个其实已是2016年的新闻了。

未来5G毫米波的布建，可能路灯下面就是毫米波的小基站，或者是微波，那微波的距离比较远，在5G的使用情境里面高速会先找毫米波。其实WIFI已经用毫米波了，一进到WiFi的环境里面就会先找毫米波，没有毫米波就找微波。以后整个5G毫米波的部件不管在室内还是室外都会有这样的配置。

在3G/4G点对点与基站对基站以前用光纤接，现在毫米波速度够快，已经可以达到几百Gbps。例如日本Softbank每年须付给DoCoMo百亿以上固网的费用。还有CMCC要付给中国电信很多的固网的费用，因为光纤是中国电信的，在日本是DoCoMo的，在***是中华电信的，所以很多时候要付固网的钱。在比较先进的国家欧洲、美国光纤布的比较早，所以他们不想再走有线，他们会走无线，但是国内现在刚铺到100兆到1000兆。以后所谓LastMile就是基站到你们家旁边的最后一英里路，原来之前的技术就是FTTH，有的大楼集中式的小区，到底要接到那里都会有很多纠纷与问题。比较先进的国家要挖地埋光纤是一个大问题，所以希望以后都是无线化了，只要架一个毫米波基站就发射毫米波到用户的家里面，只要速度够快，可以媲美光纤。其实光纤等级很多，核心网络的光纤现在无线还是做不到的。

5G第一步应该会会先实现FWA，我们这次去美国CES也有展类似的东西。

这个是脸书的毫米波计画 (TerragraphProject)，脸书在2015年开始就做毫米波，它在圣荷西的城里面就布了这个东西，现在在北京试点也用同样的技术。以后再（英文），它就用60GHz毫米波小基站在里面传，它已经可以传到1.2Gbps，直接取代户到户的光纤。它也可以直接服务车子，服务人，到室内也有一些设备。

有一个重点，这里都用60GHz，刚才有一个衰减图，其实60GHz衰减最严重，全世界各国都把它用成Un-licensed Band，不用付钱，不用付给工信部，不用付给政府了，WIFI就是用这个频道，为什么WIFI免费，不知道脸书以后是不是想做运营商，但是它这个计划做的

还不错，现在北京也在试。

另外一个有趣的例子，就是AT&T的AirGig Project，它是60GHz毫米波用电线杆传到户外的电线杆，再将它打到户内。捷豹电波跟AT&T的供应商一起做了一个设备，直接用毫米波，用无线的方式从户外接入户内，所以毫米波因为流量大又可以走直线，又可以控制它的方向，AT&T在美国乡村地区已经开始在试，所以各位有机会也可以去网络上或者去美国其实也看得到，这个也是毫米波的例子。

针对车用的通讯，未来的智能车，为什么现在智能车一直不能成功，举个例子，你在车子转角要转出去，在那个十字路口的时候，你对前面的你可以侦测到，那你转交里面的侦测不到，所以会有V2V，车用通讯的介入。可是V2V的通讯或者是V2X就是所有的车载都会跟所有的通讯。以后5G在路灯、在电线干都有小基站，那毫米波就扮演一个非常重要的角色，因为毫米波的延时很短，所以以后你在转角的时候，直接使用毫米波通讯实现智能驾驶。现在为什么微波有802.11P的标准，因为它反应时间太慢，反应时间慢就会造成意外。

另一个例子是谷歌的例子，就是Soli Project，它是一个近场的60GHz 毫米波，它可以侦测手势，因为毫米波波长很短，我们用的微波，手机1GHz波长是30公分，毫米波的波长是一公分以下，所以它的解析度是可以辨别到比较清楚的，现在也有国外的一些厂商在侦测癌症，怎么样侦测到癌细胞，也有用毫米波，这个只是一个蛮有趣的例子，现在应该会商品化了，LG应该会有一些智慧性穿戴的东西会用这个技术。

毫米波因为波长很短，所以它不可能拉线，走一段线路都是很大的损耗，最常用的就是用封装技术。以后毫米波就要用封装的技术才能实现，不是单纯只用现在PCB在上面走线，这个没办法实现的，所以毫米波实现未来这三到五年当中应该还是SiP/SoP为主流，未来也许可以到SOC。

到2019年年底毫米波的标准才会确认，其实在2014年WIFI有个802.11ad，它就是60GHz毫米波，WIFI为什么把它纳入进来就是为了高速传输。一般来说标准确认之后，商品化其实还需要一段时间，而且WIFI全球的频道都已经统一，最小的频道是大陆这边就有的5GHz频宽。5G毫米波的出现应该还要有两三年，应该会从一些终端、路由、室内室外的产品，在这两三年会出现。之后会往后面延伸。美国的毫米波应该在明年会实现，国内会再晚个一年。这个就是我今天的报告，谢谢各位。