隨著5G時(shí)代的日益臨近，毫米波的商業(yè)應(yīng)用成為各國(guó)運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注熱點(diǎn)。為使毫米波頻率實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了從24GHz到86GHz的全球可用頻率建議列表。在ITU發(fā)布建議后不久，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）于2015年10月發(fā)布了規(guī)則制定建議通知（NPRM），并建議采用28GHz、37GHz以及39GHz用于獲得頻譜牌照運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；采用64~71GHz頻段用于5G網(wǎng)絡(luò)的非牌照用途。雖然ITU、3GPP以及其他標(biāo)準(zhǔn)化組織決定將2020年作為規(guī)定5G標(biāo)準(zhǔn)的最后時(shí)限，但各國(guó)的通信運(yùn)營(yíng)商都在加快步伐以盡早的提供5G服務(wù)。

運(yùn)營(yíng)商毫米波商業(yè)進(jìn)展

在北美，美國(guó)AT&T和Verizon等運(yùn)營(yíng)商都積極投身于發(fā)展高頻5G技術(shù)，其中AT&T則通過(guò)收購(gòu)Fiber Tower獲得了39GHz附近的頻段資源；而Verizon在美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司的支持下，于2017年3月展示了全球首款實(shí)時(shí)28GHz Verizon 5G無(wú)線原型系統(tǒng)，其峰值數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)5Gbit/s，擴(kuò)展為8組MIMO后可超過(guò)20Gbit/s，并有計(jì)劃在2018年下半年開(kāi)展試商用。2018年1月美國(guó)T-Mobile、Nokia和Intel也在華盛頓測(cè)試28GHz高頻系統(tǒng)。美國(guó)運(yùn)營(yíng)商主要將高頻通信用于向用戶提供固定無(wú)線寬帶接入業(yè)務(wù)。在2018年2月加拿大Telus和華為在溫哥華測(cè)試28GHz系統(tǒng)同樣是提供固定無(wú)線寬帶接入業(yè)務(wù)。

在亞洲，日本運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TT docomo在2017年第三屆東京灣全球5G峰會(huì)期間聯(lián)合華為首次完成基于3GPP 5G新空口的39GHz高頻技術(shù)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了三方實(shí)時(shí)4K高清視頻會(huì)議。韓國(guó)電信（KT）已于2018年2月在平昌東奧會(huì)上實(shí)現(xiàn)28GHz的5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，采用是北美運(yùn)營(yíng)商的V5G系統(tǒng)。近期，韓國(guó)政府宣布計(jì)劃于2018年6月頒發(fā)5G頻譜，屆時(shí)3.5GHz和28GHz頻段的頻譜將被拍賣。

在歐盟，歐盟委員會(huì)在2016年9月份公布5G行動(dòng)計(jì)劃，建議以24GHz以上頻段作為歐洲5G潛在頻段，24.25~27.5GHz頻段作為歐洲5G先行頻段，并建議歐盟各成員國(guó)保證24.25~27.5GHz頻段的一部分在2020年前可用于滿足5G市場(chǎng)需求。2017年7月英國(guó)運(yùn)營(yíng)商Arqiva和三星測(cè)試了28GHz系統(tǒng)性能。

在中國(guó)，工業(yè)和信息化部已于2017年7月批復(fù)24.75-27.5GHz和37-42.5GHz用于5G技術(shù)研發(fā)測(cè)試。

綜上所述，在世界范圍內(nèi)很多國(guó)家的運(yùn)營(yíng)商都在進(jìn)行毫米波頻段的5G系統(tǒng)研究以及驗(yàn)證工作，但從商用角度，還是美國(guó)運(yùn)營(yíng)商針對(duì)固定無(wú)線寬帶接入場(chǎng)景提供服務(wù)更為清晰，而用于移動(dòng)寬帶接入場(chǎng)景的業(yè)務(wù)還都處于研究階段，缺少預(yù)商用計(jì)劃。

毫米波產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及面臨的挑戰(zhàn)

隨著5G研究的不斷推進(jìn)，國(guó)際上已積極開(kāi)展了高頻段通信用芯片研究及系統(tǒng)驗(yàn)證，頻段主要集中在28GHz、V波段（60GHz）及E波段（70GHz）頻段。

美國(guó)SiBEAM公司采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了60GHz 16路單片集成相控陣系統(tǒng)，其通信速率可達(dá)4Gbit/s；比利時(shí)魯汶IMEC微電子中心于2012年發(fā)布60GHz全集成收發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用40nm CMOS工藝，其通信速率可達(dá)7Gbit/s；美國(guó)博通公司（Broadcom Corporation）采用16路相控陣實(shí)現(xiàn)了60GHz收發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用16QAM調(diào)制，其通信速率為3.6Gbit/s。

除此之外，國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）與愛(ài)立信（Ericsson）于2017年2月發(fā)布了工作在28GHz的相控陣列天線模塊；英特爾（Intel）于2017年11月發(fā)布了XMM 8060 5G多?；鶐酒?，該芯片同時(shí)支持6GHz以下頻段和28GHz毫米波頻段；諾基亞與日本NTT docomo采用商用E波段射頻收發(fā)機(jī)芯片，在73.5GHz開(kāi)展了毫米波高頻段通信系統(tǒng)驗(yàn)證，其可支持帶寬為1GHz。對(duì)比看來(lái)，我國(guó)在高性能高頻器件（包括設(shè)計(jì)、封裝及測(cè)試等方面）、原型系統(tǒng)驗(yàn)證等方面還存在較大差距，需要進(jìn)一步開(kāi)展創(chuàng)新性研究與開(kāi)發(fā)工作。

總體來(lái)說(shuō)，毫米波頻段通信面臨的挑戰(zhàn)主要受限于高頻器件，相關(guān)的高頻核心器件主要包括：功率放大器、低噪聲放大器、鎖相環(huán)電路、濾波器、高速高精度數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器、陣列天線等。為滿足更高階調(diào)制方式及多用戶通信等需求，高頻功率放大器、低噪聲放大器需要進(jìn)一步提升輸出功率、功率效率、及線性度等性能；鎖相環(huán)系統(tǒng)需要進(jìn)一步改善其相位噪聲及調(diào)諧范圍等性能；濾波器需要提升其帶寬、插入損耗等性能；數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器件要求滿足至少1GHz的信道帶寬的采樣需求，提高精度并降低功耗；新型的高頻陣列天線需要滿足高增益波束和大范圍空間掃描等方面需求。此外，作為5G高頻段通信系統(tǒng)走向?qū)嵱没年P(guān)鍵步驟，低成本、高可靠性的封裝及測(cè)試等技術(shù)也至關(guān)重要。

總而言之，為實(shí)現(xiàn)5G毫米波通信，需采用先進(jìn)的射頻前端系統(tǒng)架構(gòu)，在滿足智能化、可配置等前提下，綜合考慮性能及復(fù)雜度等問(wèn)題，進(jìn)一步提高射頻芯片的射頻性能及其一致性。此外，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)尺寸小型化，業(yè)界需提高高頻器件功率效率，以滿足系統(tǒng)散熱要求。
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