1、中 国 电 信 杨峰 义 5G 高频 发 展 需 技术 和 应用 “ 两 条腿 ” 走路 程琳琳 作 者简 介： 程琳琳 高频段特性与低频段存在较大差异, 因此技术要求也不同, 产业链还需从技术 研究和推广应用两方面推动 5G 高频通信技术发展和产业生态布局。 在近日由未来移动通信论坛主办的 “2017 未来信息通信技术国际研讨会 ”上, 中国电信创新中心副主任杨峰义介绍了中国 电信在高频毫米波技术方面的观点 与测试进展。 杨峰义表示高频段特性与低频段存在较大差异, 因此技术要求也不 同, 产业链还需从技术研究和推广应用两方面推动 5G 高频通信技术发展和产业 生态布局。 高频性能差异导致难
2、度增加 众所周知, 高频信号在信道特性和网络部署方面存在差异, 具体区别有以下几 个方面。 一是由于高频段波长较短, 使得终端测可以部署多天线;二是高频段模拟波束成 形可能最佳, 低频段信道矩阵与收发天线数相关, 而高频段信道矩阵与天线数 无关, 取决于收发通路间的散射体数量和多径数量, 可以表示为信道矩阵的奇 异 值分解, 因此模拟波束成形成了最优解;三是高频段信道秩不会随着天线数增 加而增加;四是高频段信道估计更简单, 导频污染相对较轻;五是高频段天线分 集/选择对性能的改善效果不明显。 基于高频段的上述优势, 高频的技术要求也与低频有很大不同。 一是5G 高频段以模拟波束成形为主, 需要
3、采用窄波束成形、波束管理与跟踪、 数模波束成形、 毫米波天线等技术;二是5G 高频段还需要有特殊的实现技术, 如 大带宽技术、 相噪补偿技术, 高带宽的DAC/ADC, 高频段收发信级与前端高效率, 一体化的射频收发信机与射频前端、天线单元等;三是设备性能指标测试不同, 高频段需要采用OTA 方式测试相关指标。 技术和应用 “两条腿 ”走路 由于高频段的特殊性能和技术要求, 因此目前高频段尤其是毫米波在技术方面 还不成熟, 设备与终端产品还未能满足 5G 高频通信的商用部署要求, 目前5G 高频通信产品属于阶段性的预研或试验性质的机型, 因此产业在毫米波芯片及 相关器件的生产、上下游产品的成熟
4、度、降低成本等方面需要进一步提升。 关于产业在高频方面的努力方向, 杨峰义表示, 5G 高频通信技术和产业生态布 局的重点环节包括技术研究和推广应用两方面。 在技术研究方面, 希 望产业链各方继续努力。新引入大带宽的高频段对技术标 准、 处理能力、 高频器件、 测试仪表等环节提出了更高的要求。 目前, 相关高频 射频器件的性能较低、产业规模不足、成本较高等是需要解决的问题;希望通过 各界努力, 形成自主可控的产业链, 形成高频领域低成本、 高性能和可规模商用 的产业能力。 在推广应用方面, 运营商还需要频率资源审批和站址资源协调方面的支持。 未来 5G 高频段网络的部署需要更高的带宽和更密集的
5、基站部署, 因此必须突破传统 建网路线, 形成新的发展模式。 中国电信积极推动高频技术和标准发展 在具体推动高频产业发展方面, 中国电信正在积极推动相关技术研究和标准进 展, 希望早日实现高频技术的成熟。 在技术研究方面, 中国电信密切跟踪高频段的业界进展, 与国内制造商、 大学一 起积极参加 “863” 、“专项三”等高频相关的技术、设备研究与实验系统开发 工作。在试验方面, 中国电信参加了工信部组织的 IMT-2020 测试中高频段的覆 盖和容量测试工作, 主要联合华为、 中兴、 大 唐、 爱立信等厂商, 使用 26/28GHz 频段进行试验, 试验主要涵盖了高频室外覆盖、 室内覆盖两大场
6、景, 初步了解了 毫米波的传播特性。 在标准 推进方面, 中国电信积极推动国内和国际标准的成形。在国内标准方面, 中国电信作为IMT-2020 高频技术组副组长单位, 为IMT-2020 高频技术组累计输 出18 篇文稿, 中国电信也是 IMT2020 (5G) 技术组高频段通信报告 编写的牵 头单位之一, 是IMT-2020 无线技术白皮书中高频段技术的编写主要承担单位。 在国际标准方面, 中国电信紧密跟踪 3GPP 等高频通信的国际标准进展, 完成了 高频信道模型的开发和校准, 具备对高频系统的仿真评估能力。 由于高频还存在多方面挑战, 但是我国也提出了2020 年5G 商用的目 标, 在
7、商用 方面, 高频还有哪些解决方案, 杨峰义提出了自己的看法。 在技术研究方面, 杨峰义表示, 目前国内IMT-2020 对5G 高频研究主 要集中在e MBB 场景, 高频段接入网可以通过双连接技术, 将控制面锚定在Sub 6GHz 频段, 保证用户连接的稳定性, 与Sub 6GHz 频段 5G 网络共用核心网。 运营商还可以根据业务发展预测及无线专业对高频组网的部署策略, 在站点及 光纤光缆规划、 前/中/回传承载网络容量及设备规格等方面进行相应的前瞻 考虑, 具备未来5G 高频部署时通过扩容等方式提供所需光纤资源和前/中/ 回传承载的 能力。 高低频混合组网加速商用进程 在高频商用相关技
8、术和产业因素方面, 杨峰义认为, 高波频段的传播特性较差, 毫米波的覆盖能力远低于传统分米波频段, 不适合用于初期的基础 5G 网络建 设。在其他条件相同的情况下, 28GHz 比3.5GHz 路径损耗大18d B ( 参考3GPP TR38.901 的建议, 以典型的UMA ( 密集城区宏基站, Urban Macro Cell) 场景为 例) , 雨衰减和大气吸收等对高频的影响明显。 另外, 5 G 高频段产业链发展相对缓慢, 一些关键的器件, 存在技术风险, 需要 较长时间发展, 目前还不具备规模部署条件。 Sub 6GHz 频段仍有较宽的续频谱资源, 能满足 5G 业务发展初期的需求。
9、Sub 6GHz 较高频段传播特性更好, 产业链瓶颈较小, 在5G 网络初期建设能够更快 速、更节约地进行网络部署, 覆盖更好, 有利于 5G 网络和业务的发展与推广。 在商用场景方面, 目前 5G 高频段的主要应用场景是无线回传, 对新建站点提供 无线回传, 替代有线回传, 为用户提供无线宽带接入, 如北美主流运营商 AT&T 、Verizon、Telus 等均做了相关尝试。 未来随着手机产业链逐步成熟, 室内外热点宽带业务 (e MBB) 也是高频的主要 应用。办公室/住宅区 (室内场景) 、体育场/露天集会 (室外场景) 、商场/火 车站等密集场景、 医疗器械互联、IDC 机房互联、 工业互联网应用等均会成为高 频技术的主要应用方面。 关于中国电信未来的 5G 规划, 杨峰义表示, 高频段商用将在5G 发展的第二阶 段。中国电信计划在 2017-2018 年开展5G 实验室和外场测试, 2019 年开展试商 用部署, 2020 年首先在 Sub 6GHz 频段实现规模商 用。第二阶段中国电信将待高 频产业进展具备条件后, 再针对典型应用场景启用高频段。5G 高频段应用可定 位为无线回传以及室内外热点地区 e MBB 高容量应用。中国电信 5G 高频计划投 入、 部署范围以及商用规模, 将根据未来的市场需求、 业务发展以及产业链成熟 度具体确定。
