5G频段扩容毫米波成“兵家必争之地”

　　近期，著名苹果分析师郭明錤发布报告称，2020年苹果将发布5款新iPhone，支持毫米波/sub-6GHz技术，给一批关注5G毫米波应用的人士带来了小小的惊喜。

　　国际标准化组织3GPP把5G频段分为FR1频段和FR2频段，FR1频段就是范围为450MHz—6GHz的sub-6GHz频段，而FR2频段则是24.25GHz—52.6GHz的毫米波频段。因此，全球5G部署的频段只有两种，sub-6GHz和毫米波。

　　不管苹果是否能让预测变为现实，5G对毫米波频谱资源挖掘的商用前景日渐深入人心。2019年世界无线大会），全球移动通信系统协会（GSMA）首席监管官约翰·朱斯蒂（John Giusti）对5G毫米波业务前景撰文：“从2020年到2034年，在15年的时间里，对毫米波频谱资源的利用有望推动全球GDP增长5650亿美元。”

　　无线信号的传播以无线电波的形式存在，就像车辆必须行驶在路上，所有的无线电业务不能离开无线电频率，它以Hz（赫兹）为计量单位。如果每个Hz的无线电波是一个琴键，钢琴的琴键就是全部的无线电频率，整个无线段（频段），分别有不一样的应用空间。

　　如中国信息通信研究院副院长王志勤所言，频谱是无线移动通信技术发展的基础。如果从意大利人马可尼和俄国人波波夫同在1895年进行的无线电通信试验算起，频谱被认识、开发和利用已超过百年，在这个不断征服更多频段获得更大带宽的过程中，5G的出现终于让毫米波成了香饽饽。

　　毫米波是指1—10毫米之间的电磁波，通常对应30GHz—300GHz间的无线电频谱，目前毫米波主要使用在于卫星通信、雷达和军事等领域。

　　除了30GHz之内的频谱资源已被运营商与各类机构瓜分殆尽外，5G使用毫米波的理由简单极了，因为这部分频谱拥有连续可用的超大带宽，能够完全满足5G对超大容量和极高速率的传输需求。

　　但是，频率越高的电磁波传播距离越近，属于“极高频”的毫米波在传播时有很大的路径损耗，不但难以穿过建筑或障碍物，甚至一片叶子、一滴雨水都可能会将它吸收。

　　高通中国区董事长孟樸说：“5G几乎将用到包括毫米波在内的全球所有可用的频率，5G发展的每一阶段都会出现很多新的技术挑战。比如，5G射频将有超过1万种可能的频段组合，这种复杂性比4G时代高出一个数量级。”

　　而且，随着新材料、新技术和新工艺的提升，毫米波在5G时代大规模应用的种种掣肘也将逐步被解决。

　　当中低频段（6GHz以下）可用的频谱资源再难被释放，毫米波频段成为支撑和保障5G应用的新希望。国际电信联盟（ITU）为不久前举办的WRC-19大会专设的1.13议题便聚焦于24.25GHz—86GHz频段范围内的11个候选频段，寻找5G新增频段。

　　1.13议题的重要任务还包括在开展兼容性研究的基础上，修改相关国际规则或制定保护的方法，以避免5G业务与已使用这个频段范围的卫星通信、地球资源和气候变化监测及射电天文学等无线电业务发生干扰，求得和谐共存。

　　中国代表团5G毫米波议题主要负责人、国家无线电监测中心王坦博士强调，上述两项任务的结果将对信息通信技术产业产生深远影响，因此，5G毫米波议题成为WRC-19大会世界各国及国际组织博弈的主战场。

　　虽然此次大会上，26GHz频段（24.25GHz—27.5GHz）、40GHz频段（37GHz—43.5GHz）以及66GHz—71GHz频段全部或部分标识为全球统一的5G频段，但围绕这3个频段的使用条件争论未休。

　　比如，全球5G产业极力争取的26GHz频段具有频点低、带宽大、设备实现难度比较小等优点，但该频段与卫星地球探测业务相邻，制定全球统一的5G基站带外无用射频限值，是降低5G系统干扰可能性的重要技术手段。

　　限值越小，技术指标越严格，意味着设备器件研发投入、组网成本越高，频率保护相应也会增加；限值越宽松，越会对邻频气象业务带来干扰隐患。带外射频限值是宽是严，不仅关系到产业利益和人类观测自然之间的权衡，也关系到各国战略布局。

　　而被细分为3个连续频段的40GHz频段，分布着各种卫星业务、定位业务、射电天文、空间研究等无线电业务。争论的焦点在于，是把3个频段都用于5G，还是只明确其中一段。中国希望空间和地面产业均衡发展，将其中一部分用于5G，认为给卫星产业高质量发展空间与保护其他无线电业务正常运作同样重要。

　　适时发布5G毫米波频段频率使用规划，是引导5G毫米波产业高质量发展的关键。按照全球移动通信系统协会（GSMA）大中华区公共政策总经理关舟的预测，5G毫米波频段落锤，工信部将很快开启毫米波在国内的规划。

　　作为中国毫米波规划工作的重要支撑，我国IMT-2020（5G）推进组（以下简称推进组）组织的中国5G增强研发技术试验毫米波频段的测试试验中，全球产业链中的系统、芯片、仪表等主要企业均有不同程度的参与。推进组5G试验工作组组长、中国信通院技术与标准研究所副总工程师徐菲称，测试进展比预期计划大大提前。

　　推进组的测试计划划出了大致时间线G毫米波关键技术和系统特性；2020年，计划验证毫米波基站和终端的功能、性能和操作，开展高低频协同组网验证；2020—2021年，计划开展典型场景验证。

　　从运营商的角度来看，中国移动研究院首席专家刘光毅在2019年5G毫米波技术创新研讨会上透露，中国移动已完成5G毫米波关键技术验证，计划在2022年逐步进行5G毫米波商用。

　　美国在5G试验和商用部署时使用了毫米波，中国工程院院士刘韵洁曾分析称，关键原因主要在于美国6GHz以下的频段全部归军方使用。

　　与美国相反，中国未陷在频谱“困境”中，在3GHz和4GHz频段的频谱使用和6GHz以下频段的5G系统、终端设备均领先全球，为5G初期的大规模快速部署提供了保障。

　　毫米波的典型使用场景是自回传，不需要光纤链路。从网络基础设施的角度看，美国和欧洲部分地区的光纤覆盖远不如中国，使用微波技术做回传是经济可行的方案。

　　因此，在5G毫米波产业链尚不成熟的情况下，中国当前的5G部署策略是更为成熟的选择。正如工信部部长苗炜所强调的：“尊重市场规律，推动5G应用渐进式发展。5G应用涉及很多新兴领域，更要求我们不断探索、不断总结，在培育过程中采取‘沿途下蛋’的策略，使5G应用不断落地。”（记者 刘 艳）

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