5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果

来源  :   X生活播     2020-06-05 17:14:50

2020-06-05

5G 频谱主要分成低到中频的 Sub-6(6GHz 以下)与 mmWave(毫米波);今年上半年,全球已有超过 30 家以上的电信业者推出 5G 网路服务,而大部分的地区选择以 Sub-6 为主,因为其讯息传输距离较长、覆盖範围广,且可由目前 4G 的经验延伸到 5G,因此基地台的布建较容易部署,Sub-6 自然也成为目前 5G 网路的主流技术。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
反观 mmWave,过往被视为难以实现,由于传输距离短、覆盖範围小,讯号相对易受障碍物影响而衰减,因此基站布建难度更高,但其高频的特性能增强行动宽频,带来更快的速度,也获得部分地区青睐,像是美国、义大利,以及日本与台湾,都规划将以 Sub-6 与 mmWave 频段併用,其中美国、义大利 5G 网路已商用,日本预计 2020 年推出,台湾则是正受理业者频谱竞标释照申请。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
全球 5G 网路技术大多以 Sub-6 为主,包括台湾在内,美国、义大利与日本将以 Sub-6 与 mmWave 併用。
高通(Qualcomm)不光只是投入 Sub-6,也看準部分区域因 Sub-6 频段使用资源有限,将重点摆在高频的 mmWave 相关研究与测试,并且克服 mmWave 不利于移动的特性。早在 MWC 2016 就以 mmWave 原型机,展现调适性波束成形与波束追蹤技巧;日前,还在美国圣地牙哥总部举办的 5G Workshop 活动上,向全球媒体介绍 mmWave 技术原理,并且实际展示採用 mmWave 的 5G 网路速度。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
Sub-6 与 mmWave,高通都有涉入,并推出相关产品,对于过往被视为难以实现的 mmWave 花了不少心力。
虽然 5G 网路已在全球陆续商用,但目前多半是以 Sub-6 为主,而採用 mmWave 并且商用的 5G 电信业者仍在少数,就算美国两大电信业者 AT&T 与 Verizon 都取得了 mmWave 频谱,推出 5G 网路服务,但由于仅在纽约、洛杉矶、芝加哥等特定城市及区域覆盖,所以目前真正能使用到 mmWave 的一般用户还是非常少数,就连支援 mmWave 的 5G 手机也不多(目前以三星手机最多)。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
高通总部大厅内能够看到爱立信的 mmWave 5G 基站。
不过,为便于 mmWave 技术的 5G 研究与测试,高通总部园区室内外早已部属好 mmWave 5G 基站,能够实际体验到採用 mmWave 的 5G 网路。现场人员以 SAMSUNG Galaxy S10 5G(支援 mmWave 与 Sub-6)手机实测,讯号来自 Verizon 的 5G 网路,平均下载速率轻鬆超过 1Gbps,达到 Gigabit 等级,除了比起一般 4G LTE 速度更快外,也克服在室内易受障碍物影响或是不利于移动的问题。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
现场以 SAMSUNG Galaxy S10 5G 测试 mmWave 5G 网路(Verizon),下载速度达到 1.298Gbps,手机上更显示出 5G UWB(Ultra Wide - Band)超宽频。

除了室内场景测试,高通还将场景移到户外,用一台搭载 256 个天线的 mmWave 5G 小基站,搭配支援 mmWave 的 5G 原型机,进一步说明 mmWave 的技术原理。现场人员表示,以 mmWave 5G 小基站为例,半径 40 公尺都能接收到讯号;并且强调,基站发射出的波束很窄,在现场又可分成 15 个不同方位的波束,但每个覆盖的範围却又不尽相同。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
高通利用波束成形、波束追踪等技术解决 mmWave 的问题,当小基站不动,用户终端在移动,波束就会随着它的移动而去自动追踪它,这样可确保两者之间的连接保持在非常稳定的状态。
现场用来测试的 mmWave 5G 原型机,外观上与一般的手机没有太大的差异,但配置三个天线模组,分别设置在机身左、右两侧,以及上方,虽然有多个天线,但只能有一边能接收到 5G 讯号,不会有同时多个接受的状况。现场人员指出,mmWave 5G 原型机要接受讯号前会向基站发出请求,基站会在 15 个不同方位的波束中,寻找「最佳」的波束并与该手机连接,而连接的位置也会随着不同的使用状况调整与改变,甚至会因此增减讯号效果。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
mmWave 5G 小基站能让半径 40 公尺内都能接收到讯号;另外,基站发射出的窄波束,会分成 15 个不同方位的波束,而每个覆盖的範围又不尽相同。

即使刻意将手遮住 mmWave 5G 原型机上的任何一侧天线,但原型机与讯号波束之间,仍然还是会找到能够连接的位置,并未出现有讯号完全被阻断的现象,但相对的也会因为刻意阻当的动作,影响 5G 讯号接收,造成网路讯号衰减或耗损。不过,由于 mmWave 最大的好处就是能够带来极高的速率,因此速率能有一定水準以上。
5G毫米波技术易受阻挡?高通秀实际网速与研发成果
纵使将 mmWave 5G 原型机的整个机身握住,能可发现天线讯号接收(绿色边条),并不会完全被阻断,但会因有障碍物而讯号衰弱。

现阶段的 mmWave 也并非完全没有挑战,像是金属会阻挡波束,因此天线设计必须远离金属,手握手机时仍存有阻碍讯号的问题;另外,在覆盖方面,由于 mmWave 不像 Sub-6 拥有广域覆盖的特性,因此小基站的部署势必要更加密集。但随着高通不断的努力,与 3 年前所展示的技术相比,不只 5G 装置缩小不少,讯号影响的问题也不像过往的认知,那幺严重;高通依旧用行动来改变人们对于 mmWave 怀疑的态度。

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