利用毫米波频谱资源，未来有望推动全球GDP增长5650亿美元

当前5G已成业界热议话题，与3G/4G相比，5G需要满足eMBB、uRLCC和mMTC三大应用场景的需求，并应对极致的性能挑战。

5G要想成功商用离不开终端、网络的支撑，更离不开频谱的支持。根据3GPP对5G频率范围定义，其可分为FR1（450MHz~6000MHz，又被称为Sub-6GHz）和FR2（24250MHz~52600MHz，又称为Above-6GHz或毫米波）。

毫米波具备大带宽、低时延等优势

FR1频段已异常拥挤，而毫米波频段虽然覆盖能力相对中低频段较弱，难以实现全网覆盖，但毫米波频段丰富的频谱资源可以实现高速的数据传输，并显著提高容量，能够满足5G在热点区域极高的用户体验速率和系统容量需求。5G下行速率要想达到ITU IMT-2020规范要求的20Gbit/s，单靠FR1是无法实现的，只有在毫米波的支持和参与下，5G技术才可以发挥其最大的功效。

“和FR1相比，毫米波具有频谱带宽优势，根据香农定义，FR2可实现的吞吐率相比FR1高几十倍。此外，FR2还具有时延优势。”中兴通讯首席产品规划专家王建利博士在论坛上表示。

具体到应用场景上，例如，毫米波在解决大视频传输方面具有不可替代的优势，大视频单个镜头的数据带宽将达到200M，在需要多个镜头的场景下，FR1无法满足需求，而毫米波可以解决这一带宽需求。中国联通网络技术研究院联合中兴通讯在2019年4月便完成了基于5G毫米波基站的16路高清视频上行业务演示，将16路4K高清视频通过真实5G网络进行上行传输，实现大于400Mbit/s级别的单用户上行传输，完美展示了5G毫米波的大带宽及低时延能力。

“从2020—2034年，在15年的时间里，业界对毫米波频谱资源的利用有望推动全球GDP增长5650亿美元。”GSMA首席监管官John Giusti曾这样预测5G毫米波业务发展前景。由此也可看出，毫米波对于5G是不可或缺的。

业界积极规划5G毫米波

正因为毫米波在吞吐率和时延的优势，业界对毫米波充满期待，也对毫米波的应用场景不断探索。“毫米波未来应用场景主要有：热点覆盖和回传。热点覆盖包括室外热点和室内热点覆盖，如广场覆盖、体育场馆覆盖、机场高铁站等人流密集区域的覆盖，回传包括FWA（固定无线接入）和IAB等场景。”王建利博士表示。

产业界也在积极规划毫米波应用，美国、意大利、日本、韩国、泰国等多个国家均对毫米波频段进行了分配，也有国家和地区把毫米波频段分配给企业应用。这极大地促进了毫米波的应用。数据显示，截止到2019年10月，已有112家运营商对24.25GHz~29.5GHz的毫米波频段5G技术进行投资（含试验、预商用、商用）。

芯片商和终端设备商也在大力发展毫米波产品，目前已有3家芯片厂家的芯片产品具备了毫米波支持能力。支持5G毫米波的终端超过了60种。几家主流的设备商也发布了支持5G毫米波的AAU和小基站产品。

研发多种方案破解毫米波覆盖难题

虽然毫米波具备FR1很多方面不具备的优势，业界也在积极探索毫米波，但不可否认的是，与FR1相比，毫米波还处于部署初期，规模上有巨大差距，还没有进入爆发期。这其中有两个原因：一是毫米波频段传播距离小、穿透能力弱、发射损耗大，在实际覆盖中有比较大的几率出现弱覆盖或覆盖空洞，对移动客户的体验有明显影响；二是毫米波频段高，CMOS工艺在实现高频段的射频性能处于劣势，而有良好性能的GaAs（砷化镓）、GaN（氮化镓）工艺在成本、集成度上和CMOS工艺又有明显差距，这导致了毫米波产品的成本比较高，限制了商用，反过来又使成本无法降低。

为了应对毫米波的挑战，中兴通讯从2014年便开始进行毫米波研究，从不同场景的信道建模到不同的系统架构分析、产品实现再到OTA的测试方案，在解决毫米波的关键技术问题推出了多种可行且高效的方案。

首先，中兴通讯提出了混合赋型和阵列化高EIRP（基站辐射功率）设计思路，利用更经济的工艺实现毫米波高EIRP。

“中兴通讯对多种架构进行了比较，最后采用了数模混合波束赋型的架构，针对大功率宏站、小功率微站研发了针对性的阵列设计，并进行了大量测试。测试发现室外热点EIRP》60dBm，室内热点EIRP》50dBm，室内热点EIRP》40dBm就可以满足覆盖需求。中兴通讯已经推出室外热点覆盖产品，并规划推出应用不同场景的系列产品。”王建利博士透露。

其次，中兴通讯设计了智能波束方案和场景化的波束配置方案，让毫米波的波束更灵活，解决覆盖空洞的问题。当前中兴通讯已经实现根据场景人工配置，未来将实现自配置和基于历史数据进行人工智能的配置。通过这些方案，可以利用毫米波针对不同的场景做到良好的覆盖。

最后，中兴通讯设计了毫米波组网方案，可借助低频和LTE网络实现毫米波覆盖。王建利博士解释道，根据高频的传播特性，单独的高频组网很难实现连续覆盖。在实际网络中，可以通过将5G高频锚在4G低频或者5G低频上实现高低频的混合组网。在这种架构下，低频承载控制面信息和部分用户面数据，高频在热点地区提供超高速率用户面数据。要做到高频和LTE或FR1混合组网，必须做好系统架构设计，中兴通讯在这方面做了比较多的研究，推出多模BBU，统一的软硬件支持LTE、5G NR FR1和5G NR FR2，这样可以方便地实现联合调度、分流和方便运营商的建设和业务发展。

积极开展测试，毫米波将为5G添上新的翅膀

无论技术和方案是多么完美都需要接受实际落地试验测试，才能证明其可行性。为此，中兴通讯一方面在关键技术和解决方案领域进行深耕，另一方面对研发产品进行多方面测试。测试显示，使用中兴通讯的毫米波方案后，覆盖性能明显提升。

例如，中兴通讯毫米波方案在印度尼西亚进行的测试显示，单用户峰值下行速率达到了5Gbit/s；中兴通讯在日本进行了5个站的SA测试，在汽车高速移动下，4K视频下载播放流畅；中兴通讯在上海进行了大量多场景覆盖和业务测试，测试显示采用中兴通讯的系统在室外、室外信号覆盖室内都实现良好的覆盖。

在2019年7月IMT-2020（5G）推进组组织的中国5G增强技术研发试验毫米波频段的测试中，中兴通讯首家完成了26GHz频段5G基站射频OTA测试，充分验证了中兴通讯在5G毫米波基站开发的技术和实力。而在2019年10月，中兴通讯与高通公司成功实现了中国首个基于智能手机的5G毫米波互操作性测试，让5G毫米波离商用更进一步。

随着信息通信技术的飞速发展以及用户需求的不断增长，用户对大带宽、低时延的需求将越来越多，也将推动毫米波的商用。而毫米波在2019年开始商用，5G eMBB场景在2020年开始测试和商用，产业在2021年将对毫米波进行低时延、上行视频回传、工业互联网的测试，并将于2022年后在企业应用中逐步推广毫米波。毫米波的开发利用将为5G应用提供更广阔的空间。

“毫米波在2022年会成为运营商补热的重要方案。中兴通讯将积极开展5G毫米波的研发、功能测试、外场试验，为毫米波规模商用做好准备，与产业界共同开创5G美好时代。”王建利博士表示。
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