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2021年通信行业毫米波专题报告.pdf
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2021 年通信行业毫米波专题报告
1.与 Sub-6GHz 相辅相成,近期获持续突破
毫米波与 Sub-6GHz 相辅相成,共同释放 5G 全部潜
能。 根据 3GPP 协议规定, 5G 网络 主要使用两段频率:
FR1 频 段 和 FR2 频 段 。 FR1 频 段 的 频 率 范 围 是
450MHz~6GHz ,又 称 Sub-6GHz 频段;FR2 频段的频率范
围是 24.25GHz~52.6GHz ,称为毫米波。低频段是 5G 的
基础覆盖网络具备传播距离远、覆盖范围广等优势,而毫
米波具备网络速率更高、 传播更精准、受干扰可能性小
的优势。
1:3GPP 协议规定 5G 网络频率
毫米波在频谱和标准方面已基本成形。 2019 年 11
月,国际电联世界无线电通信会议 (WRC-19) 为 5G 确定
了更多的频段,包括 24.25GHz~27.5GHz 、37GHz~43.5GHz 、
45.5GHz~47GHz 、47.2GHz~48.2GHz 和 66GHz~71GHz ,为
各国规划毫米波频段提供了 参考依据。在标准方面, R15
版毫米波标准程度已经相对较高,可支持商用,且该版本
定义了用户配对、用户跟踪、多载波管理等与 Sub-6GHz
不同的部分。 R16 版本对毫米波 做了进一步优化,减少
系统开销、增强性能以及提高网络覆盖来提升频谱效率。
全球 22 家运营商部署商用毫米波 5G 网络,美日韩
目前进展领先。 根据全球移动供应商 GSA 报告显示,截
止 2020 年 6 月,全球已有 22 个运营商在使用毫米波
频谱部署 5G 网 络,97 个运营商持有公共许可证可使用
毫米波频谱,123 个运营商在 24.25-29.5GHz 毫米 波平
铺范围内投资 5G 网络建设。在已部署或正在部署毫米波
商用的国家中,美日韩三国 暂时处于领先地位。其中,
美国运营商已在纽约、洛杉矶、芝加哥等多个城市进行毫
米 波商用部署。韩国在 2018 年平昌冬奥会中,就已经
将毫米波应用在视听转播技术中,并 在部分热点区域 ,
部署 28GHz 毫米波作为容量补充。日本在名古屋和仙台
等地也正在开展 外场试验。目前,美日韩三国的毫米波
商用部署主要是在 28GHz 频段。在终端设备上, 目前全
球已经商用的终端设备中, 有 17 款支持毫米波。 各大厂
商已发布的终端设备中, 有 30.8% 的终端设备可支持毫
米波, 25%的终端设备可同时支持 Sub-6G 和毫米波。
我国毫米波发展近期持续突破。 2020 年 3 月,工信
部发布的《工业和信息化部关于推动 5G 加快发展的通
知》中明确表示,要“适时发布部分 5G 毫米波频段频率
使用规划”,“组 织开展毫米波设备和性能测试,为 5G
毫米波技术商用做好储备”。在政策指导下,我国 三大
运营商及华为、中兴等产业链厂商均在积极布局毫米波商
用市场,在技术研发、应 用场景测试、终端设备研发上
持续取得突破。 2019 年 8 月,华为展示了使用 HUAWEI
Mate X 手机通过毫米波技术在线播放 4K 高清视频,是
全球首家使用折叠屏手机在真实网络环 境下打通 5G 毫
米波端到端通信的厂家, 此外,华为海思芯片成功进行 5G
毫米波关键技 术的室内功能测试。 2020 年 6 月,中国
工程院院士刘韵洁表示,南京网络通讯与安全紫 金山实
验室已研制出 CMOS 毫米波全集成 4 通道相控阵芯片,并
完成了芯片封装和测试, 每通道成本由 1000 元降至 20
元。2020 年 9 月,中兴通讯在中国信息通信研究院、中
国 移动研究院 联合首创的毫 米波 OTA (Over-the-Air
Technology )性能测试系统中,成为全 球首家能够完成
基于多探头暗室、端到端的毫米波系统性能测试。中国联
通宣布将在 2021 年 6 月完成冬奥会毫米波应用产品部
署。此外,在设备终端方面,中兴、一加、移远等 厂商
分别推出了支持毫米波能力的移动热点、手机、模组等产
品。
2. 毫米波优势凸显,全面助力 5G 发展、
首先,毫米波频谱资源丰富,扭转全球频谱短缺困境。
高 速 发 展 的 移 动 互 联 对 无 线 频 谱 资 源 发 起 挑 战 , 在
2G,3G,4G 的发展过程中各国 6GHz 之内的优质频率资源
已被逐渐消耗,且异常拥挤、甚至涉及频谱冲突,频谱资
源匮乏等问题。近年来, 全球 5G 通信网络布局建设逐渐
落地,加深各国对频谱资源迫切需求。据国际电信联盟
ITU 估 计 , 到 2020 年 国 际 移 动 通 信 频 率 需 求 将 达 到
1340MHz-1960MHz 。据工信部电信研究院数据,到 2020
年,中国 IMT(国际移动通信系统) 频谱需求为 1864MHz ,
中国频谱缺口为 1177MHz ,全球各国面临频谱资源稀缺的
困境。根据 3GPP38.101 协议规定, 5G 基站设备主要使
用 FR1 频 段 --Sub-6GHz ( 450MHz-6GHz ) 和 FR2 频 段
(24.25GHz-52.6GHz )。其中,基于 Sub 6GHz 频段的 4G
LTE 蜂窝系统能够使用的最大带宽仅为 100MHz ,数据速
率不超过 1Gbps ,且 Sub-6GHz 大量使用且频段较为拥堵,
不能较好地满足 5G 建设中对频谱资源需求。 因此,各国
以及各大厂商着眼于 FR2 频段毫米波的资源研究和开
发,填补资源空缺。毫米波频率涉及范围覆盖广,可用的
频谱带宽远大于低频段, 开发空间广阔,通常为 30GHz 至
300GHz ,带宽高达 270GHz ,毫米波具有丰富的频谱资源
的天然核心优势。以 28GHz 频段为例,其可用频谱带宽
达到了 1GHz ,而 60GHz 频段每个信道的可用信号带宽则
为 2GHz 。毫米波凭借频谱资源丰富的天然优势,解决了
无线频谱资源短缺的难题, 各国毫米波频谱规划也逐步落
地,有望进一步推动全球 5G 通信建设。
其二,毫米波大容量、高带宽赋予 5G 更高性能,通
信时延低提升用户体验速率。 毫米波中带宽达 273.5GHz ,
其中载波带宽可达 400MHz-800MHz ,无线传输速率可达
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