為了服務客戶,全球各地的電信業(yè)者已在頻譜上投資了數十億美元。設定頻譜拍賣底價更突顯了頻譜這種寶貴資源的市場價值與供不應求的特性。開啟新的頻譜讓電信業(yè)者不僅能服務更多使用者,還能提供更高效能的移動寬帶數據傳輸體驗。與6GHz以下的頻譜相比,毫米波的頻譜不僅非常充裕,而且只要稍經授權就能使用,因此世界各地的業(yè)者都能運用毫米波。此外,現代芯片制造技術已經大幅降低了毫米波設備的成本,所以在價格方面,這些設備已可用于消費性電子產品。而采用毫米波所面臨的挑戰(zhàn),主要在于這些頻譜并未經過完整研究,仍有尚未解決的技術問題。
電信業(yè)者已開始研究毫米波技術,以便評估最適合移動應用的頻率范圍。國際電信聯(lián)盟(ITU)與3GPP已共同規(guī)劃進行5G標準的兩階段研究。第一階段研究將著重于40GHz以下的頻率,以因應較急迫的商業(yè)需求部份,完成時間訂為2018年9月。第二階段則預計從2018年開始,于2019年12月完成,目標是達成IMT 2020所列的KPI,并著重于高達100GHz的頻率。
為了統(tǒng)一全球的毫米波頻率標準,ITU在近期的世界無線電通訊大會(WRC)結束后,公布了24GHz到86GHz之間的全球可用頻率的建議列表:
24.25–27.5GHz , 31.8–33.4GHz , 37–40.5GHz , 40.5–42.5GHz , 45.5–50.2GHz , 50.4–52.6GHz , 66–76GHz , 81–86GHz
ITU提出建議不久后,美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)便于2015年10月21日發(fā)布了擬議規(guī)范公告(NPRM),針對28GHz、37GHz、39GHz與64~71GHz頻帶提出全新且靈活的服務規(guī)則。
圖2:FCC針對移動用途擬議的頻帶
當ITU、3GPP與其他標準組織決定以2020年做為定義5G標準的期限時,手機電信業(yè)者正加緊腳步推出5G服務。美國的Verizon與AT&T致力于在2017年推出5G的初始版本。韓國規(guī)劃在2018年奧運推出5G試行版,日本則預計在2020年的東京奧運展示5G技術。有了這些不同單位訂定各自的目標,適用于5G的頻率選項也逐漸浮上臺面:28GHz、39GHz與73GHz。
這三種頻帶之所以能脫穎而出,有許多原因。首先,這三種頻率不像60GHz必須承受約20dB/km的氧氣吸收損耗,其氧氣吸收率遠低于此數值(如圖3所示),因此較適合長距離通訊。這些頻率也能在多路徑環(huán)境中順利運作,并且能用于非可視距離(NLoS)通訊。透過高定向天線搭配波束成形與波束追蹤功能,毫米波便能提供穩(wěn)定且高度安全的連結。
紐約大學理工學院(NYU Polytechnic School of Engineering)的Ted Rappaport博士與他的學生已開始著手研究28GHz、38GHz與73GHz的通道特性與潛在效能。他們藉由傳播量測與研究,探討這些頻率潛在的服務中斷情形,并且已發(fā)表多篇相關論文。透過這些頻率的現有數據與研究,再結合全球可用的頻譜,便能從這三種頻率開始執(zhí)行毫米波的原型制作。
圖3:毫米波頻率范圍的大氣吸收率(以dB/km為單位)*